关于飞机飞行自动控制系统性能检测和问题诊断

李立成

摘 要： 虚拟仪器技术作为仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，能给灵活地完成仪器功能的定制，对飞机的正常安全飞行和任务的完成有非常大的帮助，本文将对飞机飞行自动控制系统性能检测和问题诊断进行分析。

关键词： 飞机；飞行自动控制系统性能；检测

前言

飞行自动控制系统是飞机飞行系统重要的机载设备组成之一， 其性能好坏直接影响到飞机的正常飞行以及任务的完成。飞行自动控制系统的主要部件是自动驾驶仪。该设备是老式检电子管测仪器，在长期的使用下其弱点也不断暴露出来，主要是测试精度差，故障定位级别弱。同时设备功能简单，操作比较复杂，飞行自动控制系统的每个部件都要和相关的检测设备进行匹配，而且其可靠性不高。虚拟仪器技术完全就脱离了自动控制系统存在不足的弱点，使用计算机软件的超强功能，同时结合相应的硬，就可以完全突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的不足问题。虚拟仪器技术作为仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，能给灵活地完成仪器功能的定制，对飞机的正常安全飞行和任务的完成有非常大的帮助，本文将对飞机飞行自动控制系统性能检测和问题诊断进行分析。

一、虚拟仪器技术的定义和特点

虚拟仪器系统是计算机技术和仪器系统技术互相结合研发出的系统。它利用计算机系统的高效灵活超强功能，结合相应的高性能的模块化硬件，超越了传统仪器在数据处理、显示、传送和处理等限制问题，让使用者可以方便地完成各种测试、测量和自动化的应用。以及对其维护、扩展、升级等作用。

虚拟仪器技术的特点非常明显，首先是具有非常大的超强性能，虚拟仪器技术可以对对复杂的程序做快速有效的分析处理，而且还会随着计算机和互联网技术的发展进行升级，功能会变得更加的强大。其次是有良好的扩展性能。虚拟仪器系统的每个功能模块都使用相同的硬件平台，兼容性非常高，使得更新方便，只需要更新计算机或检测硬件就实现了技术升级。再次无缝集成，虚拟仪器技术所有功能模块都配备了标准的I/O串口，而且利用公用的量化通道，无缝集成让信号准确快速、有效地传输，避免了信号的切换工作。最后高灵活性，虚拟仪器技术所使用的软件是NI（National Instruments）软件，该软件就是以灵活性著称，这使得该技术能快速解决检测、控制、设计等问题，减小了处理任务的复杂性和时间的消耗。

二、性能检测及故障诊断系统的虚拟仪器配置措施

虚拟仪器技术的飞行自动控制故障诊断系统结构组成主要包括电源、模拟输入输出组件、数字输入输出组件、数字计算机、模拟计算机这五个部分，要实现在地面对飞行自动控制系统进行性能和故障检，就要通过地面计算机模拟来自传感器和来自飞机其他系统的交联信号，并且以这些信号为依据做故障的诊断和处理。如图1所示，飞行自动控制系统的组成和信号交联：

图1 飞行自动控制系统的组成和信号交联图

从图一，我们看见本测试系统共需模拟来自电传远距操纵系统、武器控制系统、自动调整片传感器、高度速度参数信息综合系统、线性加速度传感器、航道罗盘、导航计算机、油门杆位置传感器、无线电近导和着陆系统、垂直航向综合系统、状态控制盒、数据指令系统共11个系统的24个模拟信号，告警系统、平显、改平信号盘和飞行参数记录仪4路30个串行数字信号和23个一次性指令信号；同时需要检测发往告警等7个系统的18个模拟信号、1路20个串行数字信号和23个一次性指令信号。该系统要实现的主要任务是利用A/D模块采集飞行自动控制系统的数字信号，然后以D/A模块输出虚拟仪器实现反馈控制，再次利用虚拟仪器对硬件系统传输的数据做分析研究，最后把分析结果上传至中心计算机。图2所示，飞行自动控制系统性能检测与故障诊断原理：

三、系统的硬件开发与设计

从图2我们发现，整个性能检测和故障诊断系统的硬件基本上由数据发送、采集模块和信号调理单元两个部分组成。首先是数据发送、采集模块，该模块主要负责信号的采集和传输，主要是利用I/O口经信号调理单元向待检的AFCS组件发出控制信号，也利用模拟量输入通道和I/O口检测待检对象的信号，还可以利用D/A输出直流信号经信号调理单元来模拟飞机的不同交联输入信号。其次是信号调理单元，飞行自动控制系统的传感器精度十分高，通常过载传感器的精度为2mV，同时还要求抗干扰能力强。要保证地面模拟的准确性，可以利用继电器把I/O串口的控制信号传输给待被检测对象，并传感器采集到的每一类状态信号反馈给虚拟仪器，对模拟量输入通道和来自I/O串口的数字信号采取汇集、放大、整流、滤波和隔离等措施，并通过D/A模块输出直流信号，最终实现形成相应的虚拟信号源。

四、系统的软件开发与设计

系统的软件是整个飞机飞行自动控制系统性能检测与故障诊断系统的核心部分。虚拟仪器技术软件的层状结构主要包括测试管理、测试程序、仪器驱动和I/O串口，每个层状结构的功能是不一样的，测试程序只是虚拟技术的所有功能模块。测试管理的功能是负责系统自检、性能检测、故障分析和测试结果显示，试管理层的软件又由性能检测模块和故障诊断模块组成。该模块实现了对飞行自动控制系统里被检测组件性能研究，假设在分析环节下发现被检测组件有不对，测试管理层还可以实现对故障插件做分类，并利用库描述的方法实现对飞行自动控制系统的故障诊断。第一是进行系统自检，假设发现故障问题，系统就会自行寻找系统故障元器件问题点，并且做好自行显示功能。假设自检一切没问题，那么下一步是飞行自动控制系统的检测工作，检测环节下，假设发现被检测组件有不对的地方，那么根据相应的代码判断故障类型，把故障代码存储到控制器里，这些故障代码可以为飞行自动控制系统的维护提供信息，而且还可以实现对飞机的状态信息判断。

五、总结

总之，在计算机技术、集成技术以及网络技术的发展中，基于虚拟仪器技术的飞行自动控制故障诊断系统在对飞行自动控制系统的信号交联研究，根据检修经验与电路原理构建了故障库，利用LabWindows/CVI的强大功能形成虚拟仪器，利用测试管理层的主模块对测试库和故障库的调用研究，可以实现对被测组件做快速预判，同时还与故障库中的每一类标准状况做分析对比，最终达到对飞行自動控制系统的故障诊断目的。■

参考文献

[1]李鹏.某型机自动飞行控制系统设计与应用[J].自动化技术与应用， 2012，31（3）：14-18.