一种基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台

摘要

本申请提供了一种基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台，包括：系统设置模块、网络通信模块、交互数据处理模块、系统故障注入模块、系统状态模拟模块。通过接口信号变化过程的预先配置(设置接口信号的均值、极值、持续时间等变化过程参数)，模拟机电系统典型工作状态由正常转入故障的动态变化过程，同步多个接口信号变化过程，按照特定故障模式对接口信号的变化进行的单一或分组控制，最终实现飞机机电系统自动故障注入，具有操作简单、便捷和可视化等优点，能够达到同步自动故障注入的目的。

说明书

技术领域

本申请属于飞机故障仿真技术领域，特别涉及一种基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台。

背景技术

常见的飞机机电系统故障注入常采用人为电线端断路、对地断路等方式，从而模拟机载故障。但该方式存在带电操作风险，需要破坏电线连接关系，在故障数量多的情况下，工作量比较大、效率较低，容易出错。

另外一种故障注入是采用半物理仿真设备实现，需对故障模式关联的故障特征信号，逐一将接口状态由正常更改为故障，不能实现接口信号变化过程的预先配置，模拟机电系统典型工作状态由正常转入故障的动态变化过程，多个接口信号变化过程不同步，难以真实仿真系统故障过程，系统通用性差。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台，包括：

系统设置模块，用于匹配飞机机电系统故障注入平台的端口号和下位机的IP地址，从而建立飞机机电系统状态模拟与故障注入平台与下位机的通信连接；

网络通信模块，用于实现飞机机电系统故障注入系统与下位机之间的数据通信；

交互数据处理模块，用于根据用户对部件故障模式的选择调用正常文件和/或故障文件内对应节点下的信号数据，最终拼接为一个完整的符合与下位机交互格式的预定格式字符串，通过共享变量下发给下位机；

系统故障注入模块，用于解析和创建预定格式文件，在故障注入之前，根据用户设置的具体故障模式生成正常信号和故障信号的参数值，并将故障信号与正常信号的参数值拼接成与下位机交互的预定格式字符串，通过共享变量传递给下位机，实现机电系统的故障注入；

系统状态模拟模块，用于根据接收的下位机反馈的状态信息，实现对机电系统的状态进行模拟，并将所述状态解析匹配到相应的机电部件，并在机电部件旁显示数据。

进一步的，所述数据通信的内容包括：

对NI下位机的控制命令；

根据各机电系统选择相应的故障模式，并将设置好的正常或者故障的数据发送至NI下位机；以及

接收NI下位机实时状态信息。

进一步的，所述预定格式为xml格式。

进一步的，当设置的故障模式在故障文件无对应的故障数据值时，调用正常文件中的正常值。

进一步的，所述预定格式文件包括故障文件和正常文件，所述故障文件包括飞机机电系统的故障模式数据，所述正常文件包括飞机机电系统的非故障模式数据。

本申请提供的基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台可以模拟机载机电系统状态，向飞机管理系统提供真实机电系统特性接口信号，通过接口信号变化过程的预先配置，模拟机电系统典型工作状态由正常转入故障的动态变化过程，同步多个接口信号变化过程，按照特定故障模式对接口信号的变化进行的单一或分组控制，最终实现飞机机电系统自动故障注入。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请的飞机机电系统故障注入平台组成图；

图2为飞机机电系统故障注入平台和NI下位机交互数据图；

图3为系统故障注入数据流图；

图4为机电系统故障注入示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

针对现有技术中存在的问题，本申请中提供一种基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台，模拟机载机电系统状态，向飞机管理系统提供真实机电系统特性接口信号，通过接口信号变化过程的预先配置(设置接口信号的均值、极值、持续时间等变化过程参数)，模拟机电系统典型工作状态由正常转入故障的动态变化过程，同步多个接口信号变化过程，按照特定故障模式对接口信号的变化进行的单一或分组控制，最终实现飞机机电系统自动故障注入。

本申请中使用LabviewRT实时操作系统，以飞机机电系统原理图和测试性模型为基础，以原理框图形式建立各机电系统之间的信号关联关系，构建良好可视化界面，在界面上配置、模拟飞行参数和机电系统的状态参数，以机电各系统为单位管理接口信号，在机电系统内使用故障模式对其分再次组管理，可以为每一个信号进行单独配置，对不同类型的信号进行量化的参数配置，模拟量接口信号支持配置初始值以及6种波形(常值、正弦波、余弦波、三角波、方波和梯形波)的自由组合，数字量和开关量支持设置信号值梯形波的变化，灵活仿真飞机机电系统单一故障和相关故障级联并发时电气信号群组的变化过程。

具体的，如图1-图4所示，本申请的基于LabView系统的飞机机电系统故障注入平台10包含：系统设置模块11、网络通信模块12、交互数据处理模块13、系统故障注入模块14和系统状态模拟模块15。

系统设置模块11用于通过设置相应的端口号和设备的IP地址，建立飞机机电系统故障注入平台与NI下位机的通信连接。在LabVIEW平台中，函数-数据通信-协议子选项卡中内置TCP函数，这些函数可用以实现故障注入平台与NI下位机的连接以及两者之间的数据收发功能。

网络通信模块12主要实现飞机机电系统故障注入平台与NI下位机之间的数据通信，通信内容包括：

1)对NI下位机的控制命令；

2)根据机电系统选择的故障模式，将设置好的正常或者故障的数据发送至NI下位机；

3)接收NI下位机实时状态信息(反馈的信号)。

网络通信模块12与NI下位机采用TCP/IP通信协议进行数据传输。在基于LabVIEW系统的故障注入平台中，函数-数据通信-协议子选项卡中内置共享变量相关函数，这些函数可用以实现飞机机电系统故障注入平台与NI下位机的之间的数据交互。

交互数据处理模块13在基于LabVIEW的故障注入平台中，函数-数据通信-协议子选项卡中内置了许多共享变量相关函数，用于控制下位机运行状态的控制命令使用了Labview系统中内置的整型共享变量与NI下位机交互；接收反馈的真实故障信号(监控数据)使用Labview内置的簇数据结构，通过共享变量实现数据交互。

故障注入需要发送xml格式的字符串(不是xml文件)，飞机机电系统故障注入平台设计有两个默认的xml配置文件，一个称为正常文件，另一个称为故障文件，根据用户在前面板对部件故障模式的选择将自动判断调用正常文件还是故障文件以获取对应节点下的信号数据。若用户设置有故障数据，则调用故障文件中的故障值，否则调用正常文件中的正常值，最终拼接为一个完整的符合与下位机交互格式的xml字符串，并下发给NI下位机。

系统故障注入模块14使用LabVIEW设计机电系统工作原理监控面板，提供设置各部件故障注入的输入接口，根据用户设置的具体故障模式，调用监控程序，实现机电系统的故障注入。

在基于LabVIEW系统的故障注入平台中，编程-文件I/O-XML选项卡中内置有解析和创建XML文件相关的函数，在故障注入之前先预设故障，将正常信号参数和故障信号参数值设置好，根据预设的故障模式将故障信号与正常信号拼接成与下位机交互的xml字符串，通过共享变量传递。

系统状态模拟模块15，使用LabVIEW设计机电系统工作原理监控面板，接收NI下位机监控程序反馈的状态信息，实现对机电系统的状态模拟(对应部件旁显示信号数据)。

在基于LabVIEW系统的故障注入平台中，使用自定义控件模拟机电系统工作原理框图，每一个部件都有一个唯一的ID，程序中为每一个自定义控件(部件)编号，使之可以与部件ID相匹配，接收到NI下位机(监控程序)反馈的状态数据后，将之解析匹配到具体部件，并在部件旁显示数据。

本申请通过接口信号变化过程的预先配置(设置接口信号的均值、极值、持续时间等变化过程参数)，模拟机电系统典型工作状态由正常转入故障的动态变化过程，同步多个接口信号变化过程，按照特定故障模式对接口信号的变化进行的单一或分组控制，最终实现飞机机电系统自动故障注入，具有操作简单、便捷和可视化等优点，能够达到同步自动故障注入的目的。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。