座艙壓力控制器測試系統設計

荊立雄　任曉琨　朱耀國

摘要：文中介紹了一種基于PXI模塊化設計的數字化座艙壓力控制器的測試系統。該測試系統具備對座艙壓力控制器進行平臺級測試的能力，可用于座艙壓力控制器的調試，試驗及驗收工作。測試系統在設計中，采用了可配置的模塊化設計思想，可通過全仿真、半仿真、全實物測試等不同的測試方法來對應不同的測試場景，可選擇不同的硬件激勵設備及不同的軟件功能組件進行功能組合，對于提升測試性指標，完善座艙壓力控制器在調試、試驗、驗收等各個環節的測試工作具有重要的意義。

關鍵詞：數字化座艙壓力控制器;模塊化測試組件;軟件組件化設計

中圖分類號：TP31? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0217-03

1引言

高度集成的座艙壓力控制器作為座艙壓力控制系統的核心部件，具有自動化程度高，控制精度高和實時性好的優點。但高度的集成化也帶來了測試性問題的挑戰，即如何對數字式座艙壓力控制器進行完整可靠的測試，以保證其裝機后功能性能完備，保障飛機內人員的健康和安全。

針對測試性問題，通常在座艙壓力控制器設計中采用四級測試以保證其完備性，分別是功能電路自檢測，座艙壓力控制器平臺級測試，座艙壓力控制器應用級測試及座艙壓力控制系統測試，本文就用于座艙壓力控制器平臺級測試的測試系統進行討論。

2數字式座艙壓力控制器簡介

座艙壓力控制器屬于座艙壓力控制系統配套產品，主要功能是實現飛機座艙壓力的自動調節，具體功能包括：

1）數據實時處理功能，實現壓力數據的處理和壓力調節的輸出控制功能;

2）配置多任務實時操作系統，提供多任務調度能力;

3）功率輸出接口可通過內部通道故障邏輯或軟件接口實現使能控制功能;

4）具備自檢測功能;

5）具備故障存儲功能;

6）具備開發調試功能;

7）具備安裝機位識別及輪載識別功能;

8）具備離散量輸出及自保護功能;

9）具備光柵編碼器采集功能;

10）具備總線通訊功能。

3系統設計

根據座艙壓力控制器的測試需求，對其測試系統原理設計如下圖所示，其測試系統應具備實物測試及仿真測試的能力，即在具備座艙壓力控制系統所有設備實物時，可對整個系統進行功能性能的檢測;在僅具備座艙壓力控制器時，可通過對活門傳感器等仿真的形式，進行座艙壓力控制器的功能性能檢測。測試系統的原理框圖如圖1所示。

3.1硬件總體設計

根據系統原理設計的指導，完成了測試系統的具體硬件劃分及設計工作。在具體硬件設計中，考慮到座艙壓力控制器的調試、試驗、驗收工作較為繁重，在測試系統結構上按照總分的方式進行了設計，具體如圖2所示。

在測試系統中，激勵器1、2完成對座艙壓力控制器進行自動/手動的平臺級測試功能，可用于座艙壓力控制器的調試、試驗、驗收及單接口的故障排查工作;

激勵器3主要完成模擬機電系統向座艙壓力控制器發送控制指令信號的功能，模擬機電系統接收座艙壓力控制器工作狀態及告警信號的功能;模擬環控系統氣源及活門打開角度等界面相關功能;連接座艙壓力調節系統真實附件（壓力傳感器、活門、控制面板），支持座艙壓力控制器的應用級測試及座艙壓力控制分系統的全要素試驗和部分要素系統試驗的功能。

激勵器1、2和激勵器3具有交聯關系，激勵器1、2可獨立對2臺控制器分別進行測試;激勵器3將信號按分系統劃分區域，在做全系統試驗的時候將各個分系統附件信號全部接到連接器上，做分系統試驗時將分系統的附件連接到連接器上，其他分系統信號懸空，分系統間有交聯關系的信號需激勵器3獨立提供物理信號的激勵。

測試系統仿真模塊處理信號多，運算規模大，單仿真模塊共使用仿真板卡6塊，分別是GJB289A總線仿真卡、HB6096總線仿真卡、RS422總線仿真卡、機電系統功能仿真卡、壓力傳感器及飛行高度仿真卡、離散量信號及著陸場高度仿真卡，整個系統需要采用2臺采用PXI機箱以滿足座艙壓力控制器測試系統的測試要求;該系統以采用PXI系統為核心，配備其他外圍設備組件，共同構成該測試設備。系統硬件基本選用NI公司的，其硬件的穩定性、可靠性比較高，軟件LabVIEW的，維護性和使用性比較好。

3.2軟件設計

座艙壓力控制器測試系統的測試軟件，是測試系統的一個核心的部件，測試系統依托其實現所有的測試功能，一個好的易開發易維護的測試軟件，對提升這個測試系統的能力具有重要意義。在本測試系統的軟件開發過程中采用了軟件組件模型的方法進行開發，對軟件的架構進行層次化設計，自頂向下將測試軟件劃分為三個層級，分別為系統功能層，仿真組件層及硬件驅動層。

因為整個軟件開發的過程采用組件模型的方式進行，在實際工作中，根據不同軟件組件的成熟度，進行不同的軟件開發流程，僅需針對系統功能層及仿真驅動層的部分軟件組件進行重新開發，對于以前已開發過的仿真組件及硬件驅動組件，可以從軟件組件庫中進行提取，大大節約了整個軟件的開發成本。整個開發流程見圖4。

在軟件組件的開發過程中，依據不同的層級采用不同的開發思想，對于系統功能組件而言，每個設備的測試系統都具備一些共性功能，例如測試記錄的存儲和分析功能，這部分組件可以進行少量的修改重用，其他大部分功能都需重新開發，因此可以進行大顆粒度的組件劃分，對仿真功能組件和設備驅動組件而言，其功能相對固定單一，可以根據各自具體的功能進行小顆粒度的劃分以利于其他項目重用，本測試系統軟件組件劃分基于上述原則，其劃分情況如圖5所示。

4測試結果與分析

測試設備研制完成后，根據預設的測試場景，進行了一系列的測試以驗證其是否達到了預期的功能性能要求。

1）故障排查測試。當被測產品出現故障時，可使用本測試系統協助進行故障排查工作，通過測試結果可給出故障原因初步分析，輔助故障定位。對于不易復現的故障，或需要系統配合復現的故障，可以依靠測試系統的仿真功能進行故障場景仿真再現，降低了排故工作的難度，加快了故障排查工作的進度。

2）功能驗證測試。本系統采用開放式架構設計，可以通過增加PXI板卡組件及相應的軟件組件的方式，進行功能擴展，可有效縮短產品的研發周期，通過對新接口新功能進行完善的驗證，進一步提高了被測產品的可靠性。

3）自動測試功能。自動測試功能包含了座艙壓力控制器平臺級測試、座艙壓力控制器應用級測試和座艙壓力控制分系統級測試三個部分。座艙壓力控制器平臺級測試側重于座艙壓力控制器平臺，主要對產品的外部接口功能性能進行測試，可用于座艙壓力控制器產品的平臺試驗和驗收工作。座艙壓力控制器應用級驗證主要是通過仿真座艙壓力控制分系統，對座艙壓力控制器及其包含的應用軟件進行預設的功能性能測試，在座艙壓力控制分系統研制初期的演示驗證工作，及后期座艙壓力控制器應用軟件的升級維護工作，都可提供有力支持。座艙壓力控制分系統級測試，主要對完整的座艙壓力控制分系統進行全要素集成的驗證工作，對于實際機上出現的各種情況進行模擬，對于飛機飛行安全有重要意義。

4）測試數據記錄功能，本功能主要對上述手動測試及自動測試的數據，進行存儲記錄并按規定生產報表，方便用戶進行查看。

5結束語

在座艙壓力控制器測試系統的開發中，利用成熟PXI仿真板卡和軟件組件模型的方式，有效地提升了開發效率，節約了開發成本。測試系統的功能和性能完全滿足預期的指標，已用于某航空裝備的開發、調試、試驗等環節，工作穩定可靠，對以后其他設備的測試系統開發積累了寶貴經驗。

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【通聯編輯：梁書】