[发明专利]风洞连续变角度运动测力数据采集系统及其采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及风洞气动测试技术，具体涉及一种风洞连续变角度运动测力试验数据采集系统及其采集方法。 

背景技术

风洞试验是一种快速、经济和准确的空气动力研究方法，在军机和民机的研制与改型过程中，需要在风洞中进行大量的测力试验，对提高试验效率，降低试验成本有着极为迫切地需求。以往的风洞常规测力实验是由气动人员预先制定一些实验角度，控制机控制角度机构按顺序行走到对应的位置，等待模型稳定后，采集此位置的实验数据。之后再走到下一个位置，重复上面过程直到结束实验。这种实验方式的缺点是实验点数少，不容易观察气动力突变的规律，试验效率低。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种风洞连续变角度运动测力数据采集系统及其方法。采用这种系统及其方法，利于空气动力研究人员掌握整个试验过程，能够提高气动力分析的完整性和准确性。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种风洞连续变角度运动测力数据采集系统，包括上位机、控制卡、驱动器、伺服电机、PLC计数器和VXI数据采集系统，上位机连接控制卡，控制卡连接驱动器，驱动器连接伺服电机，伺服电机上的编码器的输出端通过继电器与PLC计数器输入端连接，PLC计数器的输出端与VXI数据采集系统连接；上位机通过主控程序计算出控制的脉冲量，将其送入控制卡，控制卡输出相应脉冲到驱动器中，经驱动器解码成交变信号传输到伺服电机，从而实现伺服电机的控制；同时伺服电机反馈的信号回送到驱动器，在此分出一路反馈信号送入PLC计数器中，PLC计数器从给定点开始计数，PLC计数器等间隔输出脉冲触发VXI数据采集系统，从而采集风洞内模型的天平信号、风洞/室内温度信号和大气压力信号，采集结果保存到VXI数据采集系统。 

本发明还具有如下特点： 

一种使用如上数据采集系统得出的一种风洞连续变角度运动测力数据采集方法如下： 

步骤一：在上位机上编制“角度控制程序”，该程序计算出将要控制的脉冲量， 再遵循CANOpen协议，通过CAN总线将控制命令、数据传送给控制卡，控制卡输出相应脉冲到驱动器中，经驱动器解码成交变信号经由编码器线路传输到伺服电机，实现伺服电机的控制，从而完成模型角度机构的变化； 

步骤二：PLC计数器和编码器使用，编码器每圈发出一定数量的计数脉冲和一个复位脉冲，作为PLC计数器的输入，PLC计数器使用A/B相正交计数功能，PLC计数器有一组预置值，开始运行时装入第一个预置值，当前计数值等于预置值或者有外部复位信号时，产生中断，中断设计成输出，在模型角度机构变化的同时，从伺服电机的编码器中将A/B相正交信号截取，A/B相正交计数的两路计数脉冲的相位差90°，控制伺服电机正转时A相时钟脉冲比B相时钟脉冲超前90°，反转时A相时钟脉冲比B相时钟脉冲滞后90°，使正转时加计数，反转时减计数，A/B相正交计数选择1倍速模式，1倍速模式在时钟脉冲的每一个周期计1次数； 

步骤三：从PLC计数器输出端引出脉冲信号连接到VXI数据采集系统外触发接口处，VXI数据采集系统外触发实现经外来脉冲触发内部采集功能，从而采集风洞内模型的天平信号、风洞/室内温度信号和大气压力信号，采集数据自动存储于VXI数据采集系统，或经网络传输给其它机器以备数据处理后进行气动分析，在上位机上同时运行“角度控制程序”和“计数分频程序”，模型机构按“角度控制程序”给定的速度运行，PLC计数器分频按照“计数分频程序”从给定点开始计数，之后按等间隔发出脉冲触发VXI数据采集系统进行采集； 

步骤四：数据处理： 

在进行连续变角度运动测力数据采集时，每个角度信号只采集一次，在进行数据处理时，首先选取试验点的前后所需数据进行平均，作为当前点的试验数据更加合理，之后进行数字滤波、平滑滤波，这样形成最终的数据结果，备气动进行分析。