应用案例
1． 系统概述：

为实现航空发动机电子控制器压气机静子调节通道的全自动测试，提高检测、诊断的效率与精度，选用研华工控机为硬件平台、 LabWindows CVI为软件开发平台，采用研华数据采集卡PCL-818L构建系统，利用PCL-818L可编程控制功能 ,采集不同性质的信号 ,在获得所需测量数据后，利用LabWindows CVI功能强大的图形绘制函数库生成转速-电压 (α角 )曲线。

2 ． 系统配置：

由于 PCL-818L 具有数据采样、 12 位ＡＤ转换、Ｄ Ａ转换、ＤＩＯ以及自动对设定的通道进行检测和转换采样、计时 / 计数等功能 , 具有较高的性价比 ; 尤其是其编程控制功能强大 , 在 Labview Windows/CVI 语言环境下可以方便的控制。因此 , 选用研华ＰＣＬ - 818 Ｌ采集卡来完成数字量输出 , 频率量发送和模拟量测量功能。系统组成结构图如图 1 所示。
3．控制系统设计
3.1电子控制器功能及检查方法简介

某型航空发动机是我现役第三代战斗机的动力装置 ,该发动机控制采用电子液压机械控制系统。其中 ,电子控制由一台模拟式电子控制器实现。电子控制器主要用于发动机参数采集、控制程序生成以及控制信号调制输出等功能 ,通过与液压机械控制部件的协同工作来完成控制任务。该电子控制器按功能划分为低压转子转速、高压转子转速、排气温度、压气机静子叶片角度等多个不同参数的控制通道。其中压气机静子调节通道的任务是 :根据低压转子换算转速ｎ1ｃｏｒ调节低压压气机进口导流叶片角度α1,保证低压压气机喘振裕度和效率。调节规律如图 1所示。在工作中 ,若工作线超出调整边界通道将自锁。ｎ1ｃｏｒ =( 80～ 87 5) % ,调节精度为±1 5° ;ｎ1ｃｏｒ>87. 5% ,调节精度为± 0. 9°。

目前使用的检查设备是完全手动的 ,由于控制器在控制点附近对转速非常敏感 (如图 2所示 ) ,手动调节比较困难 ,耗时长 ,精度低 ,而且还需手工绘制检查曲线 ,工作量大、繁琐。

3 .2　自动测试系统频率量输出的实现 利用ＰＣＬ - 818 Ｌ的Ｃｏｕｎｔｅｒｏｕｔ功能实现程控频率量的输出 , 进行转速模拟。虽然可以发送频率量的板卡种类繁多 , 包括频率量输出专用卡、基于ＶＸＩ总线的高端仪器模块 , 如ｈｐｅ 1434 任意波形发生器 , 但这些板卡在输出频率量时都存在一个问题 : 当频率需要改变时 , 输出不是平滑过渡到新的频率值 , 而是跳变到调定值 , 这相当于在两个频率量之间有一个间断 , 这个间断会对系统产生十分恶劣的影响 , 使测试系统无法正常工作。我们经过实验 , 发现ＰＣＬ - 8 18 Ｌ卡却不存在这个问题 , 它可以保证输出信号连续变化。因此合适的硬件设备选择也是自动测试系统得以实现的关键。

3.3 频率量输出的软件实现

应用研华采集卡静态库函数发送频率可控的方波信号 ,经由硬件放大 ,即可用于模拟转速信号。以转速Ｎ为函数的入口参数 ,频率量发送的软件实现源代码如下:

Long DHandle 818L;

定义采集卡手柄

#define DNum 818L 3

采集卡逻辑地址定义为 003

Static float N, t;

转速变量 ,时间变量定义

PTCounterPulseStart lpCounterPulseStart N;

结构的变量

DRVDeviceOpen(DNum 818L, &DHandle 818L);

打开 8 18Ｌ采集卡

t=1 (29.93 N);

转速为 100时 ,频率为 2993Ｈｚ

lpCounterPulseStartN.counter=0;

从 0开始记数

lpCounterPulseStartN.period=t;

结构变量元素定义

lpCounterPulseStartN.GateMode =0;

门槛值设为 0

DRVCounterPulseStart(DHandle 818L, &lpCounterPulseStart N);

DRVDeviceClose(&DHandle 818L);

关闭采集卡

3.4 频率量输出的硬件实现

计算机给出的频率量信号经光电隔离、缓冲驱动和嵌位电路处理后送入电子控制器。具体实现如下 :首先将计算机所输出的ＴＴＬ电平信号经光电隔离电路使计算机内部电路与电子控制器内部电路实现电气隔离 ,避免它们相互之间的干扰和工作不稳定 ;缓冲驱动电路的作用是增加输往电子控制器的信号电路 ,以驱动电子控制器内部电路 ;由于ＰＣＬ -818Ｌ生成的频率信号仅为正脉冲 ,需要把它变成+ 5Ｖ～ - 5Ｖ之间的方波 ,因此在驱动电路后设置了嵌位电路 ,以适应电子控制器转速通道信号输入的要求。硬件处理的原理简图如图 3所示。
应用研华ＰＣＬ - 818 Ｌ采集卡的模拟量采集功能测量反馈电压、数字量输出功能模拟开关切换 , 实现的软、硬件方法较简单 , 不再赘述。
系统的实现

压气机静子调节通道自动检测时 ,软件程控ＰＣＬ - 818Ｌ采集卡根据进口导流叶片旋转角被调整到不同的刻度位置 ,测量其反馈电压值然后输送方波信号 (模拟转速信号 ) ,经由硬件电路处理送至某型航空发动机的电子控制器 ,判断模块根据采集模块送来的反馈信号 ,输送转速信号的修正量到电子控制器 ,直

至将占空比Ｓ 8调整为 ( 50± 2) ,此时程序会自动得到这一时刻的发动机参数并且依据测量得到的电压和转速这两组参数 ,作为横纵坐标 ,调用ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ ＣＶＩ功能强大的绘图函数生成转速 -电压 (α角 )曲线 ,依据关系曲线是否在调整极限范围内判断当前通道状态 ,以实现压气机静子调节通道的自动检测。由于在控制点附近转速信号特别敏感 ,采用变步长逼近。系统的软件主程序流程见图4。实际使用表明自动检测较原手动检测效率提高 5倍以上 ,且避免了人为误差。

3.6　测试结果的显现

在应用该自动测试系统对某型航空发动机电子控制器压气机静子调节通道进行检测后 ,获得了所需的两组测量数据———转速值和α1角对应电压值 ,即可以此生成转速 -电压 (α角 )曲线来判定电子控制器压气机静子调节通道当前状态的好坏 ,绘制曲线的程序源代码编写如下:

VoidDrawCanas( intpanel, intx1, inty1)

入口参数ｘ 1ｙ1为转速值和电压值

{

int Top, Left, Height, Width;

局部变量定义

PointPointVal1;

点变量声明

PointpointVal2;

Top = 0; Left = 0;

设定绘图范围

Height = 291; Width =285;

Color = MakeColor (100, 100, 100);

SetCtrlAttribute(panel, PANEL CANVAS, ATTRPENCOLOR, color);

SetCtrlAttribute(panel, PANEL CANVAS, ATTRPENWIDTH, 2);

pointVal1=Top + Height (120-y1) 130;

pointVal2=Left+Width (x1-60) t0;

CanvasDrawLine(panes, PANELCANVAS, pointVall, pointVal2);

}
测试结果如图 5所示。

由于转速 -电压 (α角 )曲线在调整极限范围内 ,所以测试结果表明该台电子控制器的压气机静子调节通道状态良好。

4　结论

本文介绍的基于ＶＩ技术构建的某型航空发动机电子控制器压气机静子调节通道自动测试系统 ,控制精度高、测量准确、人机界面友好、操作简单方便 ;所编写的源代码稍作改动就可应用于目前流行的各种应用软件 ,通用性好。该系统具有性能价格比高 ,工作可靠等优点 ,有良好的应用基础。