风洞测量系统校验及其控制系统故障诊断技术

摘要

风洞是空气动力学试验研究的重要设备，风洞试验的顺利完成必须依靠风洞测控系统，该系统是风洞的核心组成部分。风洞测控系统包括测量系统与控制系统，担负着风洞试验安全运行的任务。因此，对风洞测量系统进行校验以及对控制系统进行故障诊断研究具有重要的意义。本文中的风洞测量系统校验平台可以完成对测量系统中关键设备的自动测试，实现对风洞测量系统的整体性能评估。控制系统故障诊断程序是基于CLIPS开发的故障诊断专家系统程序。
　　本研究主要内容包括：⑴引入了模糊算法模型，在对风洞测量系统各个评价因素分析的基础上采用了多级综合的模糊评估算法，是开发性能评估程序的理论基础。⑵风洞测量系统校验平台的开发采用模块化处理，主要包括以下5个方面:接口管理程序、校验计划开发程序、执行控制程序、数据管理程序以及性能校验程序。具体实现过程中，使用VC++作为软件开发工具，并将系统中的仪器采用模块化的方法设计为各个仪器抽象类，使仪器具有虚拟仪器的特征。实现可重构的模块化体系结构，通过不同的组件模块搭配，满足多种测试与诊断需求，并能与风洞试验管理平台及自助式维修系统通讯，实现信息共享。同时建立了自动校验与故障诊断规范流程，优化测量系统测试与检测工作的流程和方法，使之更规范、高效，不仅能够满足主力风洞常规试验中测力、测压系统的现场调试及故障诊断的需求，而且还可以作为第三方系统参与到系统排查故障等重要试验任务中。⑶针对控制系统设计了一种改进的结合VC++和CLIPS的故障诊断专家系统，搭建了控制系统故障诊断软件运行框架，并将专家知识进行总结，编码进专家系统知识库，进而实现基于规则的故障诊断推理过程。本方法结合了CLIPS强大的推理能力和MFC友好的人机界面的优点，利用C++中的容器对中文的专家知识进行编码，便于用户直接用中文进行专家知识编辑。此外，利用数据库的方式存储专家知识，可以大大简化专家知识的维护与扩展。

目录

声明

摘要

1．1 研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 自动测试系统发展现状

1．2．2 设备故障诊断技术发展现状

1．3 本文研究内容

2．1 引言

2．2 风洞测量系统的组成原理

2．3 基于模糊算法的性能评估

2．3．1 模糊算法的理论基础

2．3．2 系统逻辑模型

2．3．3 基于模糊算法的性能评估程序设计

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 通用校验平台软件总体设计

3．2．1 开发环境

3．2．2 软件组成

3．2．3 结构功能

3．2．4 部署关系

3．3 仪器管理程序开发

3．3．1 动态链接库的创建步骤

3．3．2 仪器驱动函数

3．4 控制计算机与仪器的通讯设计

3．4．1 GPIB连接通讯方式

3．4．2 RS-232串行接口连接方式

3．4．3 LAN和USB连接方式

3．5 校验计划程序开发

3．6 执行控制程序开发

3．7 数据管理程序开发

3．7．1 数据库访问技术

3．7．2 数据库管理程序设计

3．8 软件界面设计

3．8．1 仪器管理界面

3．8．2 仪器配置界面

3．8．3 自动测试程序开发界面

3．8．4 性能评估程序界面

3．9 测量系统评估测试

3．9．1 静态线性度检定

3．9．2 动态线性度检定

3．9．3 静态误差限检定

3．9．4 动态误差限检定

3．9．5 静态稳定度检定

3．9．6 性能评估程序测试

3．10 本章小结

4．1 引言

4．2．1 CLIPS专家系统特点

4．2．2 CLIPS专家系统的语法规则

4．2．3 CLIPS专家系统的推理机制

4．3 基于CLIPS开发专家系统的关键技术

4．3．1 CLIPS源代码生成动态链接库

4．3．2 MFC与CLIPS的交互

4．4 故障诊断专家系统方案设计

4．5 专家系统的开发

4．5．1 知识库构建

4．5．2 中文规则录入

4．5．3 代码转换

4．6 主要软件界面设计

4．6．1 运行推理界面

4．6．2 事实编辑界面

4．6．3 专家知识编辑界面

4．6．4 自定义规则诊断界面

4．7 控制系统故障诊断程序测试及评估

4．8 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢