本發(fā)明涉及一種基于LabVIEW NI Real-Time Hypervisor的波紋管搖擺試驗控制系統(tǒng)，適用于控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

波紋管是具有摺皺的圓柱形金屬薄壁殼，結(jié)構(gòu)緊湊，是連接航天發(fā)動機與燃料箱的關(guān)鍵部件。波紋管的工作可靠性對于運載系統(tǒng)具有重要意義。如何真實模擬波紋管的工作條件，并在負荷條件下測試其強度及壽命，是一個急待解決的難題。

LabVIEW是美國NI公司的圖形化編程工具。由于LabVIEW RT只能運行在實時操作系統(tǒng)上，這給工程師在Windows操作系統(tǒng)(多任務(wù)、非實時操作系統(tǒng))下開發(fā)基于LabVIEW的實時程序帶來很多困難.NI實時管理程序(Real-Time Hypervisor)使多核CPU可以同時運行LabVIEW RT程序和Windows XP，解決了實時操作系統(tǒng)和非實時操作系統(tǒng)間的沖突問題。從而削減了硬件開發(fā)成本，縮短了軟件開發(fā)周期。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于LabVIEW NI Real-Time Hypervisor的波紋管搖擺試驗控制系統(tǒng)，采用NI Real-Time Hypervisor，在Windows操作系統(tǒng)下，使用LabVIEW和LabVIEWRT，在由NI PXI-1031,NIPXI-8108, NIPXI-6259硬件平臺上，構(gòu)建波紋管搖擺試驗控制系統(tǒng)，通過建立雙缸液壓搖擺臺運動方程，高精度的實時控制雙液壓缸的運動，快速搖擺擠壓波紋管，達到測試其強度、壽命的目的。測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、開發(fā)周期短、實時性高，實現(xiàn)了對波紋管的負荷壽命試驗及全自動測試。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述波紋管搖擺試驗系統(tǒng)主要由四大部分組成：液壓搖擺臺、搖擺控制系統(tǒng)、液壓泵組、注水系統(tǒng)。液壓搖擺臺是進行波紋管搖擺試驗的平臺；搖擺控制系統(tǒng)是是整個試驗系統(tǒng)的“大腦”，需要與試驗系統(tǒng)的各個部分進行交互；注水系統(tǒng)負責(zé)給波紋管注水、加壓;液壓泵組為搖擺運動提供動力。根據(jù)波紋管的真實扭擺狀態(tài)，建立雙缸液壓搖擺臺運動方程，并實時解算出兩個液壓缸的實時控制指令，采用雙 LVDT動態(tài)反饋，實現(xiàn)高精度、高實時性的搖擺姿態(tài)控制。

所述搖擺控制臺控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：PXI工業(yè)控制器、多功能數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理機箱、數(shù)顯表組。搖擺控制系統(tǒng)完成搖擺軌跡控制，搖擺狀態(tài)監(jiān)測，數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲等一系列的任務(wù)。系統(tǒng)所需的所有IO, AI,AO信號經(jīng)信號調(diào)理機箱進行調(diào)理后，由PXI- 6259采集進入電腦。同時上位機通過485總線與數(shù)顯表進行通訊，來更新數(shù)據(jù)。

所述NI Real - Time Hypervisor將搖擺控制臺的操作系統(tǒng)分成：Windows操作系統(tǒng)和LabVIEW實時系統(tǒng)兩個部分，兩者通過高速虛擬網(wǎng)絡(luò)(1.0Gbps)進行數(shù)據(jù)交互。同時，為了保證控制指令的實時性，利用NI實時管理程序?qū)XI-6259硬件設(shè)備劃分給LabVIEW實時系統(tǒng)，可以使控制指令的控制周期達到1ms.

所述Windows系統(tǒng)下的LabVIEW用戶程序主要與用戶交互，具有數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能。主要分為進行試驗、數(shù)據(jù)管理、參數(shù)標(biāo)定三大部分。由于試驗操作復(fù)雜，程序有嚴格的操作流程。用戶需先設(shè)定試驗搖擺參數(shù)，同時，將生成的搖擺軌跡下載給RT終端；然后，通過調(diào)整兩個液壓缸的位置，安裝波紋管；產(chǎn)品加載完畢后，進人正式的試驗階段。試驗過程中，用戶可以通過用戶界面控制試驗的運行、暫停、終止;試驗停止后，卸載產(chǎn)品、結(jié)束試驗并存儲數(shù)據(jù)試驗數(shù)據(jù)。

所述用戶程序具有數(shù)據(jù)管理功能，支持導(dǎo)出WORD報表、EXCEL數(shù)據(jù)表。此功能的實現(xiàn)主要借助于NI報表生成工具包。而且，在安裝Office2007之后，程序可以導(dǎo)出多達100萬條數(shù)據(jù)量的EXCEL表格。

用戶程序還可以輕松完成對采集數(shù)據(jù)的參數(shù)標(biāo)定工作，通過使用NI的數(shù)據(jù)庫互聯(lián)接口，可以方便的獲取、更新SQL數(shù)據(jù)庫中輸入模擬量的參數(shù)信息，以及生成搖擺曲線所需的擬合參數(shù)信息。

所述用戶程序與LabVIEW RT之間通過Real-Time Hypervisor構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)通信，其編程方式與LabVIEW網(wǎng)絡(luò)通信的編程方法一致?？紤]到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)的安全性，軟件采用TCP\IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。通過建立TCP\IP服務(wù)器實現(xiàn)上位機與LabVIEW RT間的數(shù)據(jù)交互。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使得一臺雙核計算機可以同時運行Windows操作系統(tǒng)和LabVIEW實時系統(tǒng)；根據(jù)實際的應(yīng)用結(jié)果顯示，系統(tǒng)的實時性高，控制精度完全可以達到lms甚至更高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的波紋管搖擺試驗系統(tǒng)圖。

圖2是本發(fā)明的搖擺控制臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖3是本發(fā)明的試驗工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，波紋管搖擺試驗系統(tǒng)主要由四大部分組成：液壓搖擺臺、搖擺控制系統(tǒng)、液壓泵組、注水系統(tǒng)。液壓搖擺臺是進行波紋管搖擺試驗的平臺；搖擺控制系統(tǒng)是是整個試驗系統(tǒng)的“大腦”，需要與試驗系統(tǒng)的各個部分進行交互；注水系統(tǒng)負責(zé)給波紋管注水、加壓;液壓泵組為搖擺運動提供動力。根據(jù)波紋管的真實扭擺狀態(tài)，建立雙缸液壓搖擺臺運動方程，并實時解算出兩個液壓缸的實時控制指令，采用雙 LVDT動態(tài)反饋，實現(xiàn)高精度、高實時性的搖擺姿態(tài)控制。

如圖2，搖擺控制臺控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：PXI工業(yè)控制器、多功能數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理機箱、數(shù)顯表組。搖擺控制系統(tǒng)完成搖擺軌跡控制，搖擺狀態(tài)監(jiān)測，數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲等一系列的任務(wù)。系統(tǒng)所需的所有IO,AI,AO信號經(jīng)信號調(diào)理機箱進行調(diào)理后，由PXI-6259采集進入電腦。同時上位機通過485總線與數(shù)顯表進行通訊，來更新數(shù)據(jù)。

NI Real - Time Hypervisor將搖擺控制臺的操作系統(tǒng)分成：Windows操作系統(tǒng)和LabVIEW實時系統(tǒng)兩個部分，兩者通過高速虛擬網(wǎng)絡(luò)(1.0Gbps)進行數(shù)據(jù)交互。同時，為了保證控制指令的實時性，利用NI實時管理程序?qū)XI-6259硬件設(shè)備劃分給LabVIEW實時系統(tǒng)，可以使控制指令的控制周期達到1ms.

Windows系統(tǒng)下的LabVIEW用戶程序主要與用戶交互，具有數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能。主要分為進行試驗、數(shù)據(jù)管理、參數(shù)標(biāo)定三大部分。由于試驗操作復(fù)雜，程序有嚴格的操作流程。用戶需先設(shè)定試驗搖擺參數(shù)，同時，將生成的搖擺軌跡下載給RT終端；然后，通過調(diào)整兩個液壓缸的位置，安裝波紋管；產(chǎn)品加載完畢后，進人正式的試驗階段。試驗過程中，用戶可以通過用戶界面控制試驗的運行、暫停、終止;試驗停止后，卸載產(chǎn)品、結(jié)束試驗并存儲數(shù)據(jù)試驗數(shù)據(jù)。

如圖3，用戶程序具有數(shù)據(jù)管理功能，支持導(dǎo)出WORD報表、EXCEL數(shù)據(jù)表。此功能的實現(xiàn)主要借助于NI報表生成工具包。而且，在安裝Office2007之后，程序可以導(dǎo)出多達100萬條數(shù)據(jù)量的EXCEL表格。

用戶程序還可以輕松完成對采集數(shù)據(jù)的參數(shù)標(biāo)定工作，通過使用NI的數(shù)據(jù)庫互聯(lián)接口，可以方便的獲取、更新SQL數(shù)據(jù)庫中輸入模擬量的參數(shù)信息，以及生成搖擺曲線所需的擬合參數(shù)信息。

用戶程序與LabVIEW RT之間通過Real-Time Hypervisor構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)通信，其編程方式與LabVIEW網(wǎng)絡(luò)通信的編程方法一致?？紤]到系統(tǒng)的穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)的安全性，軟件采用TCP\IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。通過建立TCP\IP服務(wù)器實現(xiàn)上位機與LabVIEW RT間的數(shù)據(jù)交互。