液壓伺服組件測試設備智能化改造技術研究

史劉陽 皮天鵬 劉杰 何光強

摘要：設計了一種基于MFC（C++類庫）的某型裝備液壓伺服組件測試設備。該設備具備自動測試功能，同時保留了手動測試功能，用于實時監測液壓伺服組件性能測試過程中的電壓、電流、頻率等一系列性能參數，并能對輸出的低頻小信號進行濾波、曲線擬合等處理，測試結果直觀、迅速，可靠性高，極大提高了液壓伺服組件的自主保障能力和測試效率，為產品評定提供了有效的數據依據。

關鍵詞：MFC；測試設備；液壓伺服組件

Keywords：MFC；detection system；hydraulic servo module

0 引言

某型導彈液壓伺服組件是電液控制的伺服運動機構，由具有力反饋二級伺服閥控制的推挽作動筒組成，通過調節經功放放大的伺服閥輸入差動電流，對注入俯仰、偏航兩個通道作動筒的液壓油的流量變化進行控制，每個通道由一對作動筒完成推挽工作，從而控制作動筒的活塞軸向移動，再通過活塞推挽轉化成天線的角速度運動。液壓伺服組件用于測量導彈與目標的相對速度、導彈—目標的視線角速度和視線轉動角速度，是整個導彈正常工作的重要保證。

對該組件進行大修時，原測試設備為手動設備，測試過程由操作人員手動進行，測試結果均需人工確認。由于測試項目多，且測試過程需實時調整示波器、萬用表、頻率特性分析儀等設備，導致整個液壓伺服組件單枚測試時間達40min。為提高生產效率，對現有測試方式進行升級改造，設計自動測試設備。

1 硬件設計

通過分析液壓伺服組件的工作原理及技術指標，構建液壓伺服組件自動測試設備，設備組成如圖1所示。設備能夠單獨對部件進行測試，滿足組件維護檢測的要求。

測試設備主要測試項目包括：消耗電流、顫振信號檢測，壓力繼電器性能檢測，天線偏角、極性測試，傳遞系數、過渡時間和去耦系數測試等，測量參數包括消耗電流、跟隨電壓以及陀螺解調電壓。消耗電流通過電流測試模塊測試，跟隨電壓和陀螺解調電壓通過電壓測試模塊經低通濾波后計算得到。顫振信號由于存在干擾，頻率測試模塊中包含自相關函數濾波器，經濾波處理后得到頻率。繼電器控制模塊主要通過PCIe-1816輸出的數字信號控制測試設備控制信號的傳輸，進而控制伺服組件的工作狀態。轉臺為液壓伺服組件中陀螺的性能測試提供精確的空間坐標定位、精密的角速率以及角加速度測試基準，用于模擬液壓伺服組件的目標跟蹤模擬。

2 軟件設計

2.1 軟件總體架構

軟件采用Visual C++6.0編程工具在Windows操作系統下開發，數據庫系統采用Microsoft Access數據庫。Visual C++作為功能強大的可視化應用程序開發工具，是編程技術人員廣泛采用的面向對象的開發工具，其開發軟件具有靈活和效率高等優點，而且其訪問數據庫的技術成熟，功能強大。設計中采用ODBC編程接口訪問數據庫，可為應用程序訪問關系型數據庫提供一個統一的接口，使用該標準接口無需關注數據庫管理系統的具體細節，開發過程簡單、便捷。由于選用的PCIe-1816數據采集卡與PCI-1721輸出卡的I/O通道都符合I/O端口規范，提供了多個可用地址，通過基地址能夠確定其他地址，因此在應用前需要先確定一個基地址。結合硬件設計，可以用GetData（）函數實現對PCIe-1816指定端口數據的讀取，用Write（）函數將數據寫入指定端口。

軟件模塊的設計包含設備校準、自檢、任務選擇以及數據保存操作等，功能如圖2所示。自檢是對伺服組件偏轉到指定角度電壓的檢測；數據保存是將測試過程中采集卡采集的數據保存到指定位置，供后期查看；設備校準是定期對設備進行校準；任務選擇里包含12項液壓伺服組件性能測試項目，操作人員通過點擊不同的表單進行性能測試。

2.2 軟件流程

通過由計算機、轉臺、數據處理系統及各種外設組成的計算機控制與數據處理系統，利用計算機技術進行控制和測量，實現自動化測試。

計算機接收到采集卡傳來的數據后，自動啟動文件處理線程，按照一定的規則判別數據的有效性，測試結果按照工藝規定生成報表。測試項需要定性判斷時，操作人員進行測試后，根據反饋的數據自動判斷測試結果是否滿足工藝要求；測試項需要定量判讀時，計算機按照工藝流程自動處理數據，并將數據存入報表，有效避免了現場的違規操作。軟件控制流程如圖3所示。

3 程序運行

按照現場操作人員的實際需求，結合液壓伺服組件本身特點，設計軟件界面如圖4所示。主程序的設計包含數據通信、數據接收、界面刷新、狀態指示、數據存儲、數據報表、控制使能、狀態控制和退出等操作。

測試過程中計算機能夠自動將液壓伺服組件產生的數據分類保存，存儲的文本大小由采樣頻率和采樣長度決定。數據報表界面包括組件號、測試時間、測試人員姓名、測試項目、指標范圍以及結果等參數，其中“電位計回零”按鈕是將液壓伺服組件的工作狀態轉為發射前零位，并重置所有繼電器。

當操作人員點擊測試界面中的測試按鈕時，計算機根據不同的測試項目設置不同的采樣時間、采樣長度、采樣頻率等參數，并自動調用數據處理函數。主界面上包含了12個表單，每個表單代表液壓伺服組件測試項目，測試人員只需點擊測試項目界面中相應的測試按鈕即可。

4 結束語

本文設計了一套基于MFC的液壓伺服組件自動測試系統，該設備人機交互友好，可實時顯示液壓伺服組件的工作過程，為操作人員提供了分組件運行狀態的監視和控制窗口界面，滿足了分組件基地級維修的要求，實現了裝機前的性能測試，測試平臺工作穩定，性能良好，已用于液壓伺服組件性能測試以及故障定位。使用結果表明，該測試設備狀態穩定、工作性能良好，大大提高了液壓伺服組件的測試效率，縮短了裝備修理周期，降低了對維修人員的要求，具有較大的經濟效益。

參考文獻

[1] 張志鑫.基于信號源與頻譜儀的相位噪聲測試軟件設計[J].國外電子測量技術，2012，31（3）：65-67.

[2] 彭順堂，耿向衛，倪發軍，等.基于PXI總線的某裝備自動測試系統[J].四川兵工學報，2008，29（5）：6-7.