CC BY
163
УДК 629.7.017.1
Саханов К.Ж., Ергалиев Д.С., Тулегулов А.Д., Жумабаева А.С.
Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Казахстан
АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Аннотация. Предлагается решение проблемы проектирования автоматизированных систем контроля бортового комплекса оборудования летательных аппаратов на примере блока защиты и управления системы электроснабжения самолета.
Ключевые слова: объект, контроль, оборудование, модель, модуль, прибор, параметр, комплекс, стенд, преобразователь, состояние, измерение, обработка, идентификация, проектирование, распознавание .
Сложности и неопределенности, отражающие разработку программно-аппаратурного обеспечения систем контроля традиционными методами, продолжают увеличивать их сложность, и как следствие, их стоимость и часто ставят под сомнение целесообразность такого проектирования. Одним из путей эффективного решения проблемы проектирования сложных автоматизированных систем контроля является использование единых средств на всех этапах проектирования, включающих на первом этапе исследования для моделирования объектов контроля, например, таких как системы бортового комплекса оборудования (БКО)летательных аппаратов (ЛА). Полученные результаты такого моделирования, в частности, отобранные параметры по их информативности, для идентификации которых требуются измерения, позволяющие получить измеренные данные.
Решение этой проблемы в широком спектре, который необходим при контроле систем БКО с широким разбросом параметров, может быть реализовано в рамках технологии виртуальных приборов, как принципиально нового подхода к системам измерений. Используя технологию виртуальных приборов компании National Instruments можно создать такие системы измерений, которые легко адаптируются к изменяющимся требованиям со стороны всего разнообразия систем БКО.
Технология виртуальных приборов для идентификации состояния обслуживаемых систем БКО опирается на современную компьютерную технику в сочетании с гибким программным обеспечением и высокопроизводительным модульным оборудованием.
Реализация такого подхода на базе представлений и алгоритмов, полученных в результате проведенных исследований, связана с созданием базы данных «эталон», в которую входят все эталонные объекты (недеформированные объекты), т.е. контролируемые системы и их компоненты БКО, характеризуемые номинальными значениями входных и выходных параметров.
Каждый реальный объект контроля для своей идентификации требует измерения текущих параметров в рамках универсального измерительного комплекса, аппаратное обеспечение которого может быть реализовано на модульной измерительной платформе PXI.
Для контроля параметров реального объекта необходимо применение специализированных средств измерения с возможностью снятия цифровых аналогов этих параметров и одновременной обработки информации при помощи математических и логических функций. Эффективным решением этой задачи является применение автоматизированного цифрового преобразователя (АЦП) фирмы National Instruments и программно-вычислительного комплекса LabVIEW, позволяющих автоматизировать измерение физических величин и логическую обработку результатов измерений. Головной модуль, реализующий виртуальную модель расчета коэффициентов для построения матрицы К состоит из ряда подпрограмм. Обобщенная схема системы распознавания состояния объекта контроля представлена на рисунке 1.
В качестве реализации алгоритма распознавания состояния системы электротехнического оборудования (ЭТО) рассмотрена оценка блока защиты и управления системы электроснабжения самолетов.
Формирование базы данных «ЭТАЛОН».
Блок защиты и управления (БЗУ) предназначен для работы в самолетных системах генерирования трехфазного переменного тока стабильной частоты с параллельной работой генераторов.
Защита по частоте работает от датчика, устанавливаемого в приводе до обгонной муфты. Частота датчика пропорциональна частоте вращения привода. Частота датчика, соответствующего частоте напряжения датчика при нагрузке кОм и при частотах генератора 320-480Гц - 1,5-5В.При работе защита по частоте от генератора звуковой частоты их параметры могут отличаться от параметров на 2Гц.
Рисунок 1 - Обобщенная схема системы распознавания состояния объекта контроля
На рисунке 2 представлена функциональная схема стенда для проверки БЗУ.
Рассмотрим работу стенда. Контрольно-проверочная аппаратура (КПА) состоит в следующем: имитатор генератора блок PXI позволяет вырабатывать необходимую для проверки БЗУ частоту (380е420 Гц) и напряжение, регулируемое в пределах от 1 до 10В. Так как блок PXI не выдает необходимое для проверки напряжение 110е115В, в схему введены усилители, увеличивающие напряжение PXI c 5 до 115В, имитирующие выход генератора и выход из распределительных сетей. Измерение выходных параметров блока БЗУ будут поступать в мультиметр через коммутирующее
устройство (МКУ). Управление МКУ осуществляется в соответствии с программой контроля, реализуемой компьютером (ПК). Измерение параметров на выходе БЗУ, осуществляется по программе компьютером посредством мультиметра, оценка которых ведется непосредственно на компьютер (ПК), по программе LabVIEW.
Рассмотрим подробнее работу данного стенда.
Управление работой всего стенда осуществляется c компьютера "Pentium - M 2GHz" в программе LabVIEW при помощи контроллера PXI-8196, который будет создавать нужную для проверки частоту (380е420Гц) и регулировать напряжение в пределах 110е120В. Для связи и обмена между компонентами стенда использован PXI-CAN интерфейс, программируемый источник питания PXI-2503, цифровой мультиметр PXI-4072 и генератор напряжений PXI-5421.
Рисунок 2 - Функциональная схема стенда для проверки БЗУ самолета
С программируемого источника питания PXI-2503 запитывается шина питания коммутирующего устройства (МКУ).
При помощи генератора напряжений PXI-5421 будут имитироваться 2 сигнала с генератора: напряжение, подаваемое в блок БЗУ через клеммы и трансформатор, а также напряжение с шин генератора через клеммы, необходимое для формирования сигнала о несимметрии линейных напряжений, формируемых усилителями, которые усиливают напряжение сигналов с 5В до 120В. В случае понижения или повышения в необходимых пределах напряжения блок автоматически отключает генератор от сети и включает параллельную работу, при номинальных параметрах генератора по напряжению и частоте. Аналогичным образом происходит контроль при повышении (425 Гц и выше) или понижении (375 Гц и ниже) частоты.
Для контроля канала нагрузки генератора PXI-5421 позволяет имитировать 2 сигнала блока трансформаторов тока (БТТ): сигнал короткого замыкания, а также сигнал параллельной работы
генераторов, поступающие в блок через клеммы. Необходимо отметить, что эти сигналы поступают непосредственно в БЗУ. С помощью контроллера PXI-1050 можно регулировать напряжение сигналов
БТТ в пределах от 1 до 10В. Если имитируемый сигнал короткого замыкания будет 9-10В, блок автоматически отключает генератор и включает параллельную работу генераторов.
Выходные сигналы с контрольного разъема БЗУ поступают в коммутирующее устройство (МКУ) на клеммы его входного разъема. Коммутирующее устройство соединено жгутом с БЗУ. Выходные сигналы, характеризующие состояние компонент через коммутационное устройство поступают в мультиплексор PXI-4072. С мультиплексора выходные сигналы проверяемого БЗУ поступают на PXI-CAN интерфейс, где посредством монитора компьютера "Pentium -M2GHz" можно измерять выходные параметры проверяемого БЗУ, сравнение которых с «эталонными» позволяет дифференцировать техническое состояние компонент и, как следствие, формировать упреждающее управление состоянием БЗУ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гренандер У. Лекции по теории образов.Том 1. Синтез образов - М.: Мир, 1979. - 382 с.
2. Гренандер У. Лекции по теории образов.Том 2. Анализ образов- М.: Мир, 1981. - 448 с.
3. Разумный В. М. Оценка параметров автоматического контроля - М.: Энергия, 1975.
4. Чернышев А. В. Проектирование стендов для испытания и контроля бортовых систем ЛА. - М.: Машиностроение, 1983.
5. Юрков, Н.К. Концепция синтеза сложных наукоемких изделий/Н.К. Юрков// Надежность и качество: Труды международного симпозиума. В 2-х т. Под ред. Н.К. Юркова. Пенза: Изд-во Пенз. гос.
ун-та, 2012. Том 1, С. 3-6
6. Информационные технологии проектирования РЭС. Единое информационное пространство предприятия : учеб. пособие / В. Б. Алмаметов, В. Я. Баннов, И. И. Кочегаров. - Пенза : Изд-во
ПГУ, 2013. - 108 с.
