傅博

【摘 要】基于LabVIEW虛擬儀器開發(fā)工具開發(fā)出一套軟件邏輯仿真測(cè)試平臺(tái)，用于某型號(hào)民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)軟件邏輯的測(cè)試和驗(yàn)證。該仿真測(cè)試平臺(tái)可以模擬飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)軟件控制邏輯、機(jī)組告警系統(tǒng)（CAS）和簡(jiǎn)圖頁(yè)（HSP）顯示邏輯，并且能夠提供被測(cè)邏輯所需的各相關(guān)系統(tǒng)接口信號(hào)及電氣、物理仿真信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了以液壓能源系統(tǒng)軟件邏輯測(cè)試為目標(biāo)的民用飛機(jī)全系統(tǒng)仿真測(cè)試。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；液壓系統(tǒng)；軟件；仿真；測(cè)試

【Abstract】A platform for logic simulation and test is developed based on LabVIEW to test and verify the software logic of hydraulic supply system on an civil aircraft. The software control logic and display logic of Crew Alert System（CAS） and Hydraulic Synoptic Page（HSP） can be completely simulated on the platform. In addition， the electric and physical logic related with hydraulic supply system is added into the platform， so that the complete hydraulic supply system can be simulated.

【Key words】Civil aircraft；Hydraulic system；Software；Simulation；Test

0 引言

某型民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)軟件邏輯包括液壓泵控制邏輯、機(jī)組告警（CAS）顯示邏輯和簡(jiǎn)圖頁(yè)（HSP）顯示邏輯。由于民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)軟件的外部輸入信號(hào)龐雜，且邏輯較復(fù)雜，采用邏輯方程式或邏輯圖進(jìn)行人工分析時(shí)，尤其是復(fù)雜工況下，邏輯結(jié)果的校驗(yàn)分析較為困難，準(zhǔn)確性也難以保證。為此，開發(fā)出一套民用飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)軟件仿真測(cè)試平臺(tái)，該仿真測(cè)試平臺(tái)集成了液壓能源系統(tǒng)泵控制邏輯、CAS顯示邏輯和簡(jiǎn)圖頁(yè)顯示邏輯，并且提供了軟件自動(dòng)運(yùn)行所需的電氣、液壓物理仿真邏輯，用于模擬出被測(cè)邏輯所需的各相關(guān)系統(tǒng)接口信號(hào)及電氣、物理仿真信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬飛行機(jī)組人機(jī)界面條件下的自動(dòng)測(cè)試。

1 仿真測(cè)試平臺(tái)的構(gòu)成及功能

為了兼顧可視性與可操作性，本仿真測(cè)試平臺(tái)開發(fā)了兩個(gè)用戶界面，分別為MainDisplayPanel界面和BasicControlPanel界面。綜合兩個(gè)用戶界面，本仿真測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了以飛行機(jī)組人機(jī)界面為基礎(chǔ)的液壓能源系統(tǒng)軟件邏輯仿真測(cè)試。

MainDisplayPanel界面集成了液壓控制面板、CAS顯示和簡(jiǎn)圖頁(yè)顯示界面，均完全模擬真實(shí)飛機(jī)駕駛艙內(nèi)飛行機(jī)組人機(jī)界面，三部分的功能和邏輯均與真實(shí)飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)一致，使液壓軟件仿真測(cè)試過程具備了較好地可視性功能。鑒于液壓軟件的自動(dòng)控制邏輯實(shí)質(zhì)為液壓泵自動(dòng)控制邏輯，故增設(shè)了液壓泵自動(dòng)控制結(jié)果指示燈，以便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵（EDP）、電動(dòng)泵（EMP）和能量轉(zhuǎn)換單元（PTU）的輸出狀態(tài)。為了方便直接設(shè)置飛機(jī)常規(guī)飛行時(shí)相關(guān)系統(tǒng)的基本飛行參數(shù)，還增設(shè)有飛機(jī)狀態(tài)控制面板。因此，通過MainDisplayPanel用戶界面可以在飛行機(jī)組人機(jī)模擬界面上設(shè)置飛機(jī)基本飛行剖面參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示液壓能源系統(tǒng)CAS、簡(jiǎn)圖頁(yè)和液壓泵工作狀態(tài)信息。

BasicControlPanel界面主要包括兩部分：液壓能源系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)輸入部分和邏輯中間量指示部分。該界面上的輸出信號(hào)包括中間調(diào)控變量和液壓泵輸出狀態(tài)，方便程序調(diào)試和邏輯仿真測(cè)試過程中對(duì)中間量狀態(tài)的追蹤。

該界面不僅可以詳細(xì)調(diào)節(jié)液壓能源系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，模擬各種飛行剖面，并輸出液壓泵控制結(jié)果，還可以通過故障注入按鈕實(shí)現(xiàn)人工注入故障，模擬飛機(jī)飛行過程中可能出現(xiàn)的各類故障工況，這樣也極大地提升了本仿真測(cè)試平臺(tái)在飛機(jī)液壓能源系統(tǒng)軟件研發(fā)測(cè)試過程中的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用場(chǎng)合。

2 仿真測(cè)試平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法

2.1 MainDisplayPanel界面的實(shí)現(xiàn)方法

MainDisplayPanel界面下的程序主要包括CAS和簡(jiǎn)圖頁(yè)顯示邏輯程序、參數(shù)接口程序。程序采用雙線程技術(shù)，一條線程用于主邏輯運(yùn)算，另一條線程用于CAS和簡(jiǎn)圖頁(yè)顯示，其中每條線程均可以被分配優(yōu)先級(jí)并獨(dú)立運(yùn)行，從而充分利用CPU資源，提高程序執(zhí)行效率，同時(shí)，也避免了由于圖形顯示占用大量資源而導(dǎo)致邏輯運(yùn)算無法實(shí)時(shí)進(jìn)行或丟失運(yùn)算結(jié)果等情況發(fā)生，保證邏輯運(yùn)算結(jié)果的可靠性。

1）CAS顯示邏輯。程序中窮舉全部CAS信號(hào)，并按告警級(jí)別排序，所有需要顯示的CAS信號(hào)以一個(gè)字符串的形式顯示，每條信號(hào)之間通過換行符區(qū)分，這樣便能根據(jù)BasicControlPanel界面反饋的系統(tǒng)工作狀態(tài)以告警級(jí)別從高到低的順序分行顯示CAS信息。

2）簡(jiǎn)圖頁(yè)的顯示邏輯。液壓能源系統(tǒng)簡(jiǎn)圖頁(yè)中靜態(tài)元素以靜態(tài)圖片的形式顯示，在程序啟動(dòng)時(shí)完成加載，以節(jié)省資源占用。而動(dòng)態(tài)元素則用LabVIEW的畫圖插件根據(jù)泵控邏輯運(yùn)算結(jié)果和CAS信息實(shí)時(shí)繪制，并以10Hz的頻率刷新。

3）參數(shù)接口程序利用全局變量和子VI（Virtual Instrument）接口兩種方式，實(shí)現(xiàn)MainDisplayPanel界面與BasicControlPanel界面之間數(shù)據(jù)通信。程序中所有子VI采用可重入技術(shù)，以保證作為公共模塊的子VI在程序不同部分運(yùn)算所得的結(jié)果之間不相互干涉。

2.2 BasicControlPanel界面的實(shí)現(xiàn)方法

BasicControlPanel界面下的程序主要包括液壓能源系統(tǒng)泵控制邏輯程序、與液壓能源系統(tǒng)相關(guān)的電氣、物理邏輯程序，以及故障注入程序。該界面采用動(dòng)態(tài)程序控制技術(shù)，僅在調(diào)用時(shí)載入內(nèi)存，從而節(jié)省內(nèi)存占用，提升系統(tǒng)性能。

1）液壓能源系統(tǒng)泵控制邏輯程序采用模塊化編程方式，將各公共模塊均編寫成子VI，不僅可以使程序框圖美觀簡(jiǎn)潔，也方便系統(tǒng)在開發(fā)階段的調(diào)試和維護(hù)。

2）基于軟件自動(dòng)運(yùn)行對(duì)環(huán)境輸入的需求，額外加入了飛機(jī)上與液壓能源系統(tǒng)相關(guān)的硬線電路邏輯和液壓能源系統(tǒng)各元件作動(dòng)及壓力效果的物理仿真邏輯。該部分邏輯主要為了獲取相關(guān)CAS信息，以及設(shè)置3套液壓能源系統(tǒng)在啟動(dòng)后接觸器的動(dòng)作和系統(tǒng)壓力的建立。

3）故障注入程序嵌入在泵控邏輯和與液壓能源系統(tǒng)相關(guān)的電氣、物理邏輯程序中，通過關(guān)閉程序內(nèi)部相關(guān)接口、取消邏輯中的自動(dòng)運(yùn)算和賦值等方式，實(shí)現(xiàn)人工設(shè)置，達(dá)到故障注入的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

本仿真測(cè)試平臺(tái)從飛機(jī)級(jí)角度，集成了液壓能源系統(tǒng)泵控制邏輯、機(jī)組告警（CAS）顯示邏輯和簡(jiǎn)圖頁(yè)（HSP）顯示邏輯，并且為被測(cè)軟件邏輯的自動(dòng)執(zhí)行提供了必要的接口信號(hào)及電氣、物理仿真信號(hào)，結(jié)合故障注入功能，已成功應(yīng)用于液壓能源系統(tǒng)控制邏輯的測(cè)試和校驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵鳥試驗(yàn)、航電交聯(lián)試驗(yàn)及地面試驗(yàn)的輔助驗(yàn)證。該軟件仿真測(cè)試方法具有較好的應(yīng)用價(jià)值，可以為民用飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)軟件邏輯的開發(fā)和測(cè)試提供有益的借鑒。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]