冗余伺服機構自動化測試系統

　　摘要：本文針對伺服機構產品類型多、測試狀態多、測試環境復雜的特點，設計了一套易擴展、易使用、易維護的自動化測試系統。系統硬件包括數據采集控制模塊、信號調理模塊、功率放大模塊和電源調理模塊，系統軟件基于LabVIEW的虛擬儀器技術，利用動態調用子面板技術進行開發設計，并結合報表插件和數據庫插件實現測試參數保存和測試報表制作。同時軟件自動保存所有測試數據，便于事后數據回放及溯源。測試系統在冗余和非冗余伺服機構的流水線測試及交付中應用，并取得良好結果。

　　引言

　　伺服機構是航天運載火箭控制系統推力矢量控制執行機構，屬于控制系統重要單機，接收箭載計算機位置指令信號，然后通過電液功率轉換實時推擺發動機噴管，實現火箭飛行姿態控制。

　　伺服機構自動化測試系統(以下簡稱測試系統)借助于計算機、通信和電子電路技術，對用于不同型號火箭的各類伺服機構進行自動化性能測試，并將實時測試參數實施監測和存儲，對測試性能參數進行自動判讀，提高性能測試質量，確保被測伺服機構產品工作可靠性^[1]。

　　1 測試系統分析設計

　　測試系統由三部分組成，測試電纜、測試設備、測試軟件。其中，測試電纜采用機箱內部、機箱與機箱之間采用的測試電纜為錦綸套管電纜，該電纜比較輕便;測試系統與伺服機構連接的電纜為耐磨、耐腐蝕的塑料套管電纜。測試設備由啟動機箱、測控機箱、打印機、顯示器及鼠標鍵盤組成。測試軟件采用LabVIEW軟件平臺設計，軟件框架采用動態調用子面板技術。各個測試模塊采用軟件平臺自帶的生產者消費者框架技術^[2]。

　　1.1 測試系統硬件設計

　　為了保證整套系統的協調性和美觀性，測試系統啟動機箱與測控機箱的尺寸、顏色完全一致。啟動機箱控制給產品供電的DC電源和中頻電源的通斷。機箱內使用數字電壓表頭檢測電壓，利用測控機箱內的電源信號調理模塊和多功能數據采集卡的AD進行數據采樣存儲。同時機箱還對供電電源的過壓和過流進行監測和保護控制。

　　測控機箱通過遙測電纜對伺服機構I、II、雙向(I、II冗余)的相應信號進行監測、處理并通過控制電纜完成對伺服機構的控制驅動。內部含有四個功率放大模塊、兩個信號轉換模塊、電源處理模塊、三塊多功能數據采集卡(含有AD/DA DIO功能，型號分別為6232、6230、6232)，此外還安裝了PXI零槽控制器。測控機箱組成框圖如圖1所示。

　　測試系統不僅滿足非冗余伺服機構在空載、大泵負載、負載狀態下的測試需求，而且還要滿足冗余伺服機構在空載、大泵負載、負載狀態下的測試需求。在冗余伺服機構測試狀態下，產品需進行一冗余、二冗余的故障測試及三冗余的性能測試，冗余控制框圖如圖2所示。四塊功率放大輸出卡為多功能卡6232的DO輸出調理電路，通過對繼電器開合控制，從而對伺服機構余度狀態下的性能進行檢測，實現模擬故障狀態下測試功能：

　　功率放大輸出卡：主要用于伺服機構反饋電位器的電源供電及伺服閥線圈的電流供電，并擁有閉環和開環兩種功能。由于負載為感性負載，功放電路具有較大余量的電壓和電流，并增加相應的過載保護：