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面向多系统对象的发动机工况试验台的数采系统设计

面向多系统对象的发动机工况试验台的数采系统设计

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作者：严菡南昌航空大学

学位级别：硕士

航空发动机工况试验台是模拟发动机零部件实际工作状况的试验设备,试验台往往要做多组迭代对比试验并产生大量的试验数据,对数据处理软件设计是发动机工况试验台研制中的关键一环。本文以航空发动机工况试验台为研究对象,针对目前工况... 详细信息

航空发动机工况试验台是模拟发动机零部件实际工作状况的试验设备,试验台往往要做多组迭代对比试验并产生大量的试验数据,对数据处理软件设计是发动机工况试验台研制中的关键一环。本文以航空发动机工况试验台为研究对象,针对目前工况试验台测控系统及数据处理要求,开展了面向多系统对象的发动机工况试验台的数采系统设计研究,在重点对试验台数采软件进行分析研究的基础上,基于Visual C++开发了一款试验台数据采集系统操作软件(数采软件)。(1)首先,综合考虑发动机工况试验台的数采系统总体框架以及对数采软件功能需求进行分析,确定分系统对象及其控制器,分别由DOLI控制器对力加载、位移变形进行控制,由可编程逻辑控制器(PLC)对气压、温度进行调节,则数采软件与PLC、DOLI系统进行对接。(2)采用多线程技术和单例模式相结合的方式,即每个系统作为一个单例模式对象存在于数采软件中,确保资源独享且运行独立,实现了发动机工况试验台数采软件系统高效可靠地协同温度控制系统、空气控制系统、压板控制系统、防护罩控制系统等多类型对象完成操作控制、数据采集及处理的工作,解决多设备耦合控制的问题,避免单线程工作中某一设备引发总系统故障问题。(3)根据DOLI系统在多线程场景下具有心跳检测机制特点,采取在工作线程中创建消息队列、发起心跳应答机制保活、为DOLI回调接口建立事件消息转移机制、添加数据流转日志无需中断运行即可问题定位等措施。(4)提出一种类开放式系统互联(OSI)模型的通信分层架构用于数采软件和PLC的通信,使PLC与目标应用层呈现一种松耦合的关系,实现目标应用的可移植,简化现场调试流程;并通过配置文件解耦各系统的封装数据块与数采软件界面,实现所需参数灵活显示。(5)最后,开发了试验方案自动加载功能,实现一键式自动试验和数据自动归类处理效果,并通过消息队列的方式简化试验过程自动控制功能的逻辑设计,避免总控逻辑臃肿。根据试验数据处理需求,在数采系统中增加自动报表功能,采用可扩展标记语言(XML)技术实现了报表的灵活设计,实现对试验数据的自动分析和处理,提高试验台数字化能力。本文设计的数采软件系统在多个发动机工况试验台的研制中得到了应用,对提高发动机工况试验台的数字化程度、简化试验操作流程、便利试验人员操作、大幅提升试验效率具有重要意义,对相关数据采集处理技术的应用具有一定推广价值。

关键词：发动机工况试验台多系统对象数采系统数据处理 Visual C++

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