飞机机轮径侧向压力自动检测系统论文

I摘要随着航天事业的快速发展，为了提高飞机的运行稳定性和安全性，需要对各种飞机机轮进行静态力学性能测试。以验证机轮在最大静载荷和最大限制载荷下的承受能力。目前国内现有的两台径侧向机轮试验台都研制于二十世纪七十年代，绝大部分的仪器仪表都是模拟的，不方便控制和观测，且载荷试验都必须手动完成，已经不能够满足当前对飞机机轮进行的静态力学载荷性能试验的要求了。因此研制一台高性能的全数字化的径侧向机轮试验台，并采用先进的控制算法具有十分重大的意义。该试验装置由液压系统、电气控制两部分组成，本文的任务是完成试验台电气控制部分的研制与调试。本文就该试验台的电气控制部分的系统设计、硬件选型、硬件电路实现、软件设计做出了详细介绍。最后进行了系统的实验室调试，将系统不断完善、本文的重点是介绍系统的硬件设计和软件设计，对系统的软件、硬件做了详细的阐述。在实际应用中，系统的可靠性和稳定性得到了很好的验证，采用PID控制算法通过现场调试取得了较好的控制效果。关键词机轮径侧向，工控机，可编程逻辑控制器，组态软件，PID控制IIABSTRACTWiththedevelopmentofthespacetechnique,weneedtotestavarietyofairplanetyresforstaticmechanicsperformanceforenhancingthestabilityandsecurityoftheairplane.Whiledesiningthenewairplanetyre,thetestofthesiddirectionofthefoot-pathmustbecarriedoutinordertoprovetheadaptabilityoftheairplanetyreunderthegreatestquietloadandthegreatestrestrictionload.Sincethetwocenturychinainthe1970s,mostoftheapparatusareanalogapparatus,whicharemadethecontrolandobservingtestinginconvenient.Thusdevelopedahigh-performancecombinedradialandsideloadtestmachinehasgreatsignificance.Theobservingandcontrollingplatformiscomposedbythehydraulicpressuresystemandelectricalair.Thetaskofthistextistofinishstudyinganddebuggingthepartoflaboratorybench.Thistestpresentsthesystematicdesign,selcectinghardwaretype,realizinghardwarecircuitanddesigningsoftwareofelectriccontrolsystemsindetails.Finallycarriyonthesystematiclaboratoryandsystematicdebuggingonthespot.Thefocalpointofthetextisthedesignofthesystematichardwareandsoftware.Thearticleaddressesthesystem’ssoftwareandhardwareindetails.Inthepracticaltest,system’sreliabilityandstabilityhasbeenproved.ControlalgorithmsbasedonPIDcontrolthroughthedebuggingpressurecontrolachievedgoodresults.KEYWORDStheaircraftwheel’sradialandlateraldirection,industrialcontrollingcomputer,theprogrammedlogiccontroller,configurationsoftware，PIDcontrolI目录第一章绪论........................................................11.1研究背景.......................................................11.2国内外研究现状.................................................11.2.1国外研究现状................................................11.2.2国内研究现状...............................................21.3主要研究的问题及论文结构概述...................................31.4论文章节安排...................................................4第二章系统总体设计................................................52.1系统原理和结构说明.............................................52.2系统控制要求...................................................62.3径侧向自动化台的总体设计方案...................................72.4径侧向自动化试验装置控制系统硬件设计..........................112.4.1试验台本体和液压系统设计..................................112.4.2控制系统硬件选型..........................................132.5软件总体方案设计..............................................15第三章径侧向试验台计算机控制系统硬件设计.........................203.1电机控制主电路................................................203.2I/O模块设计...................................................213.3比例溢流阀设计................................................223.4保护电路与电磁兼容性..........................................233.4.1保护电路设计..............................................233.4.2电磁兼容性................................................24第四章系统软件设计...............................................254.1上位机软件设计................................................254.1.1组态软件设计..............................................254.1.2上位机软件各功能模块设计..................................274.2下位机PLC控制程序............................................294.2.1PLC输入输出地址分配.......................................294.2.2液压系统径侧向动作控制程序................................314.2.3误差处理及软件滤波........................................334.2.4PID控制程序...............................................374.3工控机与PLC的通讯软件设计....................................39第五章现场调试...................................................425.1调试内容与步骤...............................................425.2调试结果.....................................................43第六章结束语.....................................................46II致谢..............................................................48参考文献..........................................................49飞机机轮径-侧向自动化试验装置第一章绪论1第一章绪论1.1研究背景随着祖国航空航天事业的迅猛发展，各种航天工具的开发和改进，商用和军用飞机轮胎的性能要求各不相同。为了保证飞机飞行安全，对各种飞机机轮的性能测试是十分必要的。再设计新型航空机轮时，为了验证机轮的静态力学性能测试需要对机轮进行径—侧向联合载荷测试，传统的模拟测量方式，不便于控制和观察，因此需要研发一套高性能的全数字化的径—侧向自动化实验装置。这里研制的机轮径自动化实验台要求设计为能实现手动和全自动控制，能实现实验过程的全自动化。该实验台采用工业控制计算机的应用和嵌入式控制系统控制技术，属于全数字化自动测控台[1]；能实现实验过程的全自动化，减轻了操作人员复杂的操作，减少了在人为操作控制因素下对测试精度的影响；加载曲线的实时显示和打印，实现了系统的实时监控，使实验过程更加安全可靠。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状国外轮胎制造业起步较早，各种轮胎试验机的研发也得到了飞速发展，对航空机轮的的研发随着航空技术的不断提升也在不断提升公司所自有的机轮力学性能测试试验台。随着控制技术的飞速发展，试验台的各性能指标也得到了很大的提高。各轮胎大公司为了提高自身的市场竞争力，对轮胎试验机的研发也日益投入大量的研究费用。从机械试验机到模拟系统到自动控制系统的轮胎试验机，不断提高自动化测试水平，而且测试性能及各方面指标都有极大提高。近年来，国际上不断涌现许多新型的高性能、多功能的轮胎试验机。1999年，德国Beissbarth公司开发了一种称作MTT2100微型轮胎试验机的新型轮胎试验装置，该试验机通过软件对所得信息进行对比和解释，以图像显示结果，可以在线分析轮胎性能[2]。2001年，世界的轮胎制造商荷兰VMI公司展示了其新开发的通用轮胎试验机，该仪器可用于乘用车胎和载重车胎，可进行负荷变形试验、脱圈试验、压穿试验和接地印痕试验四种轮胎性能测试。附加测试包括胎面接地面比例、负荷下胎面花纹动态性能测试等。集4种测试于一机，可大大节省接地面积和投资[3]。2003年2月，日本普利斯通公司在东京的技术中心安装了一台世界上最大的汽车轮胎试验机—MTS模拟路面动态系统，该试验机在速度、垂直输入、侧向力和扭飞机机轮径-侧向自动化试验装置第一章绪论2矩等方面的测试指标均胜过其他汽车轮胎试