民用飞机液压系统软件仿真测试方法

傅博

【摘 要】基于LabVIEW虚拟仪器开发工具开发出一套软件逻辑仿真测试平台，用于某型号民用飞机液压能源系统软件逻辑的测试和验证。该仿真测试平台可以模拟飞机液压能源系统软件控制逻辑、机组告警系统（CAS）和简图页（HSP）显示逻辑，并且能够提供被测逻辑所需的各相关系统接口信号及电气、物理仿真信号，从而实现了以液压能源系统软件逻辑测试为目标的民用飞机全系统仿真测试。

【关键词】民用飞机；液压系统；软件；仿真；测试

【Abstract】A platform for logic simulation and test is developed based on LabVIEW to test and verify the software logic of hydraulic supply system on an civil aircraft. The software control logic and display logic of Crew Alert System（CAS） and Hydraulic Synoptic Page（HSP） can be completely simulated on the platform. In addition， the electric and physical logic related with hydraulic supply system is added into the platform， so that the complete hydraulic supply system can be simulated.

【Key words】Civil aircraft；Hydraulic system；Software；Simulation；Test

0 引言

某型民用飞机液压能源系统软件逻辑包括液压泵控制逻辑、机组告警（CAS）显示逻辑和简图页（HSP）显示逻辑。由于民用飞机液压能源系统软件的外部输入信号庞杂，且逻辑较复杂，采用逻辑方程式或逻辑图进行人工分析时，尤其是复杂工况下，逻辑结果的校验分析较为困难，准确性也难以保证。为此，开发出一套民用飞机液压能源系统软件仿真测试平台，该仿真测试平台集成了液压能源系统泵控制逻辑、CAS显示逻辑和简图页显示逻辑，并且提供了软件自动运行所需的电气、液压物理仿真逻辑，用于模拟出被测逻辑所需的各相关系统接口信号及电气、物理仿真信号，能够实现模拟飞行机组人机界面条件下的自动测试。

1 仿真测试平台的构成及功能

为了兼顾可视性与可操作性，本仿真测试平台开发了两个用户界面，分别为MainDisplayPanel界面和BasicControlPanel界面。综合两个用户界面，本仿真测试平台实现了以飞行机组人机界面为基础的液压能源系统软件逻辑仿真测试。

MainDisplayPanel界面集成了液压控制面板、CAS显示和简图页显示界面，均完全模拟真实飞机驾驶舱内飞行机组人机界面，三部分的功能和逻辑均与真实飞机液压能源系统一致，使液压软件仿真测试过程具备了较好地可视性功能。鉴于液压软件的自动控制逻辑实质为液压泵自动控制逻辑，故增设了液压泵自动控制结果指示灯，以便于实时监测发动机驱动泵（EDP）、电动泵（EMP）和能量转换单元（PTU）的输出状态。为了方便直接设置飞机常规飞行时相关系统的基本飞行参数，还增设有飞机状态控制面板。因此，通过MainDisplayPanel用户界面可以在飞行机组人机模拟界面上设置飞机基本飞行剖面参数，并实时显示液压能源系统CAS、简图页和液压泵工作状态信息。

BasicControlPanel界面主要包括两部分：液压能源系统及相关系统参数输入部分和逻辑中间量指示部分。该界面上的输出信号包括中间调控变量和液压泵输出状态，方便程序调试和逻辑仿真测试过程中对中间量状态的追踪。

該界面不仅可以详细调节液压能源系统及相关系统参数，模拟各种飞行剖面，并输出液压泵控制结果，还可以通过故障注入按钮实现人工注入故障，模拟飞机飞行过程中可能出现的各类故障工况，这样也极大地提升了本仿真测试平台在飞机液压能源系统软件研发测试过程中的应用价值和应用场合。

2 仿真测试平台的实现方法

2.1 MainDisplayPanel界面的实现方法

MainDisplayPanel界面下的程序主要包括CAS和简图页显示逻辑程序、参数接口程序。程序采用双线程技术，一条线程用于主逻辑运算，另一条线程用于CAS和简图页显示，其中每条线程均可以被分配优先级并独立运行，从而充分利用CPU资源，提高程序执行效率，同时，也避免了由于图形显示占用大量资源而导致逻辑运算无法实时进行或丢失运算结果等情况发生，保证逻辑运算结果的可靠性。

1）CAS显示逻辑。程序中穷举全部CAS信号，并按告警级别排序，所有需要显示的CAS信号以一个字符串的形式显示，每条信号之间通过换行符区分，这样便能根据BasicControlPanel界面反馈的系统工作状态以告警级别从高到低的顺序分行显示CAS信息。

2）简图页的显示逻辑。液压能源系统简图页中静态元素以静态图片的形式显示，在程序启动时完成加载，以节省资源占用。而动态元素则用LabVIEW的画图插件根据泵控逻辑运算结果和CAS信息实时绘制，并以10Hz的频率刷新。

3）参数接口程序利用全局变量和子VI（Virtual Instrument）接口两种方式，实现MainDisplayPanel界面与BasicControlPanel界面之间数据通信。程序中所有子VI采用可重入技术，以保证作为公共模块的子VI在程序不同部分运算所得的结果之间不相互干涉。

2.2 BasicControlPanel界面的实现方法

BasicControlPanel界面下的程序主要包括液压能源系统泵控制逻辑程序、与液压能源系统相关的电气、物理逻辑程序，以及故障注入程序。该界面采用动态程序控制技术，仅在调用时载入内存，从而节省内存占用，提升系统性能。

1）液压能源系统泵控制逻辑程序采用模块化编程方式，将各公共模块均编写成子VI，不仅可以使程序框图美观简洁，也方便系统在开发阶段的调试和维护。

2）基于软件自动运行对环境输入的需求，额外加入了飞机上与液压能源系统相关的硬线电路逻辑和液压能源系统各元件作动及压力效果的物理仿真逻辑。该部分逻辑主要为了获取相关CAS信息，以及设置3套液压能源系统在启动后接触器的动作和系统压力的建立。

3）故障注入程序嵌入在泵控逻辑和与液压能源系统相关的电气、物理逻辑程序中，通过关闭程序内部相关接口、取消逻辑中的自动运算和赋值等方式，实现人工设置，达到故障注入的目的。

3 结语

本仿真测试平台从飞机级角度，集成了液压能源系统泵控制逻辑、机组告警（CAS）显示逻辑和简图页（HSP）显示逻辑，并且为被测软件逻辑的自动执行提供了必要的接口信号及电气、物理仿真信号，结合故障注入功能，已成功应用于液压能源系统控制逻辑的测试和校验，并实现了对铁鸟试验、航电交联试验及地面试验的辅助验证。该软件仿真测试方法具有较好的应用价值，可以为民用飞机机载系统软件逻辑的开发和测试提供有益的借鉴。

【参考文献】

[1]周艳丽.现代民用飞机液压系统软件设计[J].航空科学技术，2014，25（2）：39-41.

[2]王刚，张发启，夏钦斌.飞机液压舵机测控系统软件的设计与实现[J].微计算机信息，2008，24（3-1）：249-250.

[3]邓硕，杨波，王云路，王江云，马海军.飞机机电综合管理框架下的液压系统仿真平台[J].北京航空航天大学学报，2012，5：48-53.

[责任编辑：田吉捷]