专利名称：一种飞机扰流板动力控制组件测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种飞机扰流板动力控制组件(PCU)的测试系统，尤其是涉及B777 飞机扰流板PCU的测试系统。
背景技术：
飞机机翼的后方设有扰流板，其可绕一平行于机翼长度方向的铰接轴上下摆动， 动力来源于一摆动油缸。扰流板摆动的时机、角度以及反馈速度等等，要综合各种复杂 的情况后才能决定，并取决于摆动油缸活塞的行程位移和速度。因此除摆动油缸外还在 油路上设有电液控制阀，综合起来组成扰流板动力控制组件(PCU)。
飞机扰流板PCU必须要经过测试，要测试其油缸在各种控制命令下的行程位移和
反应速度，测试系统一般包括有测试夹具、各种传感器和电气控制部分，目前，飞机扰
流板PCU的测试系统没有统一的标准和规范，在飞机交付使用时扰流板PCU附件已经定
型，且同一机型的飞机扰流板又有内侧和外侧之分，各扰流板的测试系统是针对特定的
扰流板PCU特定同时设计的，设计时间很早，测试夹具一般只适用单一型号液压附件，
测试夹具采用相对应的专用结构，普适性差，跟不上现代机械工艺的发展，而且使用过 程中还要进行复杂的校装和调试。
发明内容
本发明的目的，就是提供一种普适性好的飞机扰流板(尤其是B777扰流板的)PCU 测试系统，可对B777内侧及外侧扰流板PCU附件进行测试，且还能方便地更换与PCU 相配的测试夹具配件进行其他飞机扰流板PCU的测试。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种飞机扰流板动力控制组件(PCU)的测试系统，包括测试夹具和电气控制部 分，其特征是
所述的测试夹具结构为在一底板上相对应地设有负载油缸以及被测件的固定支 座，负载油缸固定支座上固定有负载油缸以及通过转接头同轴相连的外接力传感器，被 测件固定支座为以连接件连接在底板上的横向实装板;所述的负载油缸固定支座为一横 向竖板两侧加有朝后的筋板，在横向实装板和竖板上开有多个对应的支撑杆孔，设有对 应的可拆支撑杆穿过支撑杆孔连接两支座；底板上还设有外接位移传感器(LVDT);
所述的电气控制部分包括信号发生模块、位置解调和反馈增益调节模块、外接传 感器解调模块，激励信号、命令信号和外接传感器模块均采用多位高精度的微控制器控 制，保证了信号精度和方便调节。
所述的外接传感器数据采集模块包括第一微控制器(编号l)，两路数据采集通道(编 号2)，负载和位移显示(编号3)，电源(编号4)和电源接线端(编号5)五个部分数据采集 通道将传感器采集到的信号送给第一微控制器(STC12C5410AD)，第一微控制器内含模 数变换单元，通过模数变换单元能够将两路模拟信号转换成数字信号并经过运算后送给 负载与位移显示电路进行显示。
所述的信号发生模块又由激励信号产生和调节模块、命令信号产生和调节模块构 成？主要包括第二微控制器(编号6)、键盘(编号7)、数模转换与推挽输出电路(编号8)、 信号频率与幅值显示电路(编号9)及电源(编号10)和接线端(编号11):第二微控制器 (dsPIC30F4012)在得到键盘的控制信号后， 一方面输出数据到模数转换与推挽输出部 分，另一方面将数据送信号频率和幅值显示部分；
模数转换与推挽输出部分包括两片数据锁存器74HL373、两片数模转换芯片AD7846JN、 一片运放LM324和推挽输出三极管5551和5401 ， 74HL373将来自微控制器 的数据锁存供给AD7846JN;其中一片AD7846JN数模转换后输出幅值基准电压，再经 运放LM324变换后形成正和负幅值基准电压供给另一片AD7846JN，另一片AD7846的输 出即为所要求的信号类型(本模块可以产生正弦，三角和方波)，经后极推挽放大后输出；
信号频率和幅值显示部分包括两片LED驱动芯片MC14489BP和5高亮 LED.MC14489经串行口得到微控制器数据，然后将信号的频率和幅值送LED显示。
所述的伺服阀控制系统包括伺服阀命令信号与位置偏置、伺服阀反馈与调节和 信号运算与驱动输出三个部分，开环控制时，给命令信号输入控制信号？，经过调节后 与伺服阀位置偏置一起送到信号输入与驱动输出部分，伺服阀驱动输出给伺服阀；闭环 控制时，伺服阀反馈信号经过滤波调解后与上述两路信号一起送给信号输入与驱动输出 部分，这里引进了伺服阀反馈信号形成闭环控制系统。
伺服阀命令信号与位置偏置中命令偏置(编号12)输出与命令信号输入两路信号经
运算放大器LM248N叠加后形成命令信号输出，伺服阀位置偏置(编号14)和命令偏置(编 号12)—样经过运算放大器输出。
伺服阀反馈与调节中伺服阀反馈信号经过由运放LM248N组成的伺服阀滤波与调 节(编号15)电路后形成有效的反馈信号，反馈信号与开环/闭环控制(编号16)相连，开关 S201控制系统的开/闭环状态，在闭环时，反馈信号经位置幅度调节(编号17)与位置偏置 调节(编号18)输出的信号叠加，最终形成了位置信号输出，同时VM2指针式电压表指示 信号的变化趋势；
信号运算与驱动输出中伺服阀位置偏置，伺服阀命令信号，伺服阀位置信号三 路信号输入到信号运算与调节(编号20)电路，经过叠加与放大调节后送给下一级伺服阀 增益调节(编号21)。伺服阀增益调节后再送到伺服阀驱动(编号22)电路。伺服阀驱动由运放LM248N和功率三极管组成，最终形成伺服阀驱动信号。同时mAM指针式电流表 指示驱动信号的变化趋势。
测试时，将被测件安装到测试夹具的实装板上，被测件的电接头和位移传感器接 头、外接力传感器电接头和外接位移传感器电接头与电气控制部分连接，加液压负载进 行测试，所需电参数根据被测件型号要求在微控制器上调节激励信号、命令信号、偏置 信号、反馈幅值等信号后，进行开、闭环控制测试。
本发明的有益效果由于固定支座设有可拆装的支撑杆，可根据具体情况拆装支
撑杆，避免了当检测扰流板PCU油缸的大负载时测试夹具底板变形过大；通过更换被测
件实装板，可以完成B777的内外侧扰流板PCU组件的测试，结构和原理与附件维修手
册要求一致，方便调节和测试。通用性好，便于扩展功能。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。 图l是本发明的测试系统结构原理图2是本发明的测试系统实施例的测试夹具结构装配示意图3是图2的俯视图4是电气控制原理图5是命令信号和激励信号框图6是外接传感器数据采集原理框图7外接传感器数据采集模块电路图8是信号发生模块电路图9是伺服阀控制系统电路图。
图中l-底板、2-负载油缸、3-横向竖板、31-筋板、4-支撑杆、5-转接头、6-辅轮式拉压传感器、7-LVDT安装板、8-U型夹、9-安装竖板、10-被测件、11-油缸固定支座、 12-被测件固定支座。
具体实施例方式
如图1至图9所示，本发明的飞机扰流板动力控制组件(PCU)的测试系统，包括 测试夹具和电气控制部分。
参见图2、图3，测试夹具的结构为在底板l上相对应地设有负载油缸固定支座ll 以及被测件扰流板动力控制组件10的固定支座12,负载油缸固定支座11为一横向竖板3 两侧加有朝后的筋板31，其上固定有负载油缸2，通过转接头5连接有同轴的外接力传感 器6，底板1上还设有线性位移传感器7，被测件固定支座12为以连接件连接在底板1上的 横向实装板9;在固定支座11的竖板3和固定支座12的横向实装板9上开有多个对应的支 撑杆安装孔，设有对应的可拆支撑杆4穿过支撑杆孔连接两固定支座11、 12，见图2。
实装板9根据被测件结构不同而更换，起加强作用的支撑杆4可根据负载大小方便拆 卸；油缸2可根据加载要求不同直接调节油缸压力就可以实现；拉压传感器6同轴相连， 可根据被测件范围方便拆装。
电气控制部分也即电气盒，所述的电气控制部分包括信号发生模块、位置解调和 反馈增益调节模块、外接传感器解调模块，激励信号、命令信号和外接传感器模块均采 用多位高精度的微控制器控制，保证了信号精度和方便调节。
微控制器即多位高精度的单片机，还外接有输入设备和显示设备。 测试系统测试时需要外部提供液压动力源，组成测试系统的核心就是测试夹具和电 气控制部分。
图4显示电气控制系统的控制原理电气控制部分通过微控制器产生控制信号，然
后供给内部的反馈增益调节模块产生伺服电流加到被测件的电液伺服阔，使得被测件活
9塞作动；另外一路通过微控制器产生激励信号提供给被测件内部的线性位移传感器，将 与活塞成正比的位移信号经解调电路解调后负反馈回伺服放大电路，当伺服电流减小直 到被测件活塞停止，从而完成整个系统的闭环控制。另外，外接的力传感器和线性位移 传感器解调模块是外围部分。
图5是命令信号和激励信号内部微控制器控制原理，通过外接的输入设备按钮式 小键盘进行频率和电压的位数和幅值的调节，并能控制产生三角波、正弦波、方波控制 波形，还可根据需要外接控制信号，并留有输出测量点。
图6说明了外接传感器数据采集的流程完成数据采集后，对输入的信号进行A/D 转换，送入微处理器进行处理后显示。同样，在按钮式小键盘上进行输入和输出。
如图7所示，所述的外接传感器数据采集模块包括第一微控制器(编号l)，两路数据 采集通道(编号2)，负载和位移显示(编号3)，电源(编号4)和电源接线端(编号5)五个部分 数据采集通道将传感器采集到的信号送给第一微控制器(STC12C5410AD)，第一微控制 器内含模数变换单元，通过模数变换单元能够将两路模拟信号转换成数字信号并经过运 算后送给负载与位移显示电路进行显示。
特点采用上述电路，结构简单，数据采集精度高(10位ADC)，适合模块化生产。 是一款短小精悍的数据采集模块，应用面比较广泛。
如图8 (即图5的电路图)所示，信号发生模块又由激励信号产生和调节模块、命 令信号产生和调节模块构成？主要包括第二微控制器(编号6)、键盘(编号7)、数模转 换与推挽输出电路(编号8)、信号频率与幅值显示电路(编号9)及电源(编号10)和接线端 (编号ll):第二微控制器(dsPIC30F4012)在得到键盘的控制信号后， 一方面输出数据到
模数转换与推挽输出部分，另一方面将数据送信号频率和幅值显示部分；
模数转换与推挽输出部分包括两片数据锁存器74HL373、两片数模转换芯片AD7846JN、 一片运放LM324和推挽输出三极管5551和5401 ， 74HL373将来自微控制器 的数据锁存供给AD7846JN;其中一片AD7846JN数模转换后输出幅值基准电压，再经 运放LM324变换后形成正和负幅值基准电压供给另一片AD7846JN，另一片AD7846的输 出即为所要求的信号类型(本模块可以产生正弦，三角和方波)，经后极推挽放大后输出；
信号频率和幅值显示部分包括两片LED驱动芯片MC14489BP和5高亮 LED.MC14489经串行口得到微控制器数据，然后将信号的频率和幅值送LED显示。
特点采用上述电路，控制精度高，结构简单，电路规模小，适合模块化生产。 是一款短小精悍的信号发生模块，应用面比较广泛。
如图9所示，伺服阀控制系统包括伺服阀命令信号与位置偏置、伺服阀反馈与 调节和信号运算与驱动输出三个部分，开环控制时，给命令信号输入控制信号，经过调 节后与伺服阀位置偏置一起送到信号输入与驱动输出部分，伺服阀驱动输出给伺服阀； 闭环控制时，伺服阀反馈信号经过滤波调解后与上述两路信号一起送给信号输入与驱动' 输出部分，这里引进了伺服阀反馈信号形成闭环控制系统。
伺服阀命令信号与位置偏置中命令偏置(编号12)输出与命令信号输入两路信号经 运算放大器LM248N叠加后形成命令信号输出，伺服阀位置偏置(编号14)和命令偏置(编 号12)—样经过运算放大器输出。
伺服阀反馈与调节中伺服阀反馈信号经过由运放LM248N组成的伺服阀滤波与调 节(编号15)电路后形成有效的反馈信号，反馈信号与开环/闭环控制(编号16)相连，开关 S201控制系统的开/闭环状态，在闭环时，反馈信号经位置幅度调节(编号17)与位置偏置' 调节(编号18)输出的信号叠加，最终形成了位置信号输出，同时VM2指针式电压表指示 信号的变化趋势；
信号运算与驱动输出中伺服阀位置偏置，伺服阀命令信号，伺服阀位置信号三路信号输入到信号运算与调节(编号20)电路，经过叠加与放大调节后送给下一级伺服阀 增益调节(编号21)。伺服阀增益调节后再送到伺服阀驱动(编号22)电路。伺服阀驱动由 运放LM248N和功率三极管组成，最终形成伺服阀驱动信号。同时mAM指针式电流表 指示驱动信号的变化趋势。
特点采用上述电路，控制精度高，结构简单，可操作性强。功能划分更加细致。 除上述功能外，还可以提供命令信号偏置、信号幅度调节、位置偏置调节和伺服 阀电流偏置调节和伺服增益调节功能。并留有测试中所有所需信号外部接口。
权利要求
1、一种飞机扰流板动力控制组件的测试系统，包括测试夹具和电气控制部分，其特征是所述的测试夹具结构为在一底板(1)上相对应地设有负载油缸(2)以及被测件(10)的固定支座，负载油缸固定支座(11)上固定有负载油缸(2)以及通过转接头(5)同轴相连的外接力传感器(6)，被测件固定支座(12)为以连接件连接在底板上的横向实装板(9)；所述的负载油缸固定支座(11)为一横向竖板(3)两侧加有朝后的筋板(31)，在横向实装板(9)和横向竖板(3)上开有多个对应的支撑杆孔，设有对应的可拆支撑杆(4)穿过支撑杆孔连接两支座；底板(1)上还设有外接位移传感器(7)；所述的电气控制部分包括信号发生模块、位置解调和反馈增益调节模块、外接传感器模块和伺服阀控制系统模块，信号发生模块和外接传感器模块各采用多位高精度的微控制器控制，保证了信号精度和方便调节。
2、 根据权利要求l所述的飞机扰流板动力控制组件的测试系统，其特征是所述 的外接传感器模块包括第一微控制器(编号l)，两路数据采集通道(编号2)，负载和位 移显示(编号3)，电源(编号4)和电源接线端(编号5)五个部分数据采集通道将传感器采集到的信号送给第一微控制器，第一微控制器内含模数变换单元，通过模数变换单 元能够将两路模拟信号转换成数字信号并经过运算后送给负载与位移显示电路进行显示。
3、 根据权利要求2所述的飞机扰流板动力控制组件的测试系统，其特征是所述的信号发生模块又由激励信号产生和调节模块、命令信号产生和调节模块构成，主要包括第二微控制器(编号6)、键盘(编号7)、数模转换与推挽输出电路(编号8)、信号频率与幅值显示电路(编号9)及电源(编号10)和接线端(编号11):第二微控制器(dsPIC30F4012)在得到键盘的控制信号后， 一方面输出数据到模数转换与推挽输出部 分，另一方面将数据送信号频率和幅值显示部分；所述的模数转换与推挽输出部分包括两片数据锁存器74HL373、两片数模转换芯 片AD7846JN、 一片运放LM324和推挽输出三极管5551和5401 ， 74HL373将来自微控 制器的数据锁存供给AD7846JN;其中一片AD7846JN数模转换后输出幅值基准电压， 再经运放LM324变换后形成正和负幅值基准电压供给另 一 片AD7846JN ，另 一 片 AD7846的输出即为所要求的信号类型，经后极推挽放大后输出；所述的信号频率和幅值显示部分包括两片LED驱动芯片MC14489BP和5高亮 LED.MC 14489经串行口得到微控制器数据，然后将信号的频率和幅值送LED显示。
4、根据权利要求3所述的飞机扰流板动力控制组件的测试系统，其特征是所 述的伺服阀控制系统包括伺服阀命令信号与位置偏置、伺服阀反馈与调节和信号运 算与驱动输出三个部分，开环控制时，给命令信号输入控制信号，经过调节后与伺服 阀位置偏置一起送到信号输入与驱动输出部分，伺服阀驱动输出给伺服阀；闭环控制 时，伺服阀反馈信号经过滤波调解后与上述两路信号一起送给信号输入与驱动输出部 分，这里引进了伺服阀反馈信号形成闭环控制系统伺服阀命令信号与位置偏置中命令偏置(编号12)输出与命令信号输入两路信号 经运算放大器LM248N叠加后形成命令信号输出，伺服阀位置偏置(编号14)和命令偏 置(编号12)—样经过运算放大器输出；伺服阀反馈与调节中伺服阀反馈信号经过由运放LM248N组成的伺服阀滤波 与调节(编号15)电路后形成有效的反馈信号，反馈信号与开环/闭环控制(编号16)相 连，开关S201控制系统的开/闭环状态，在闭环时，反馈信号经位置幅度调节(编号 17)与位置偏置调节(编号18)输出的信号叠加，最终形成了位置信号输出，同时VM2指针式电压表指示信号的变化趋势；信号运算与驱动输出中伺服阀位置偏置，伺服阀命令信号，伺服阀位置信号三 路信号输入到信号运算与调节(编号20)电路，经过叠加与放大调节后送给下一级伺服 阀增益调节(编号21)，伺服阀增益调节后再送到伺服阀驱动(编号22)电路，伺服阀驱 动由运放LM248N和功率三极管组成，最终形成伺服阀驱动信号，同时raAM指针式电流 表指示驱动信号的变化趋势。
全文摘要
一种飞机扰流板动力控制组件的测试系统，包括测试夹具在一底板上相对应地设有负载油缸以及被测件的固定支座，负载油缸固定支座上固定有负载油缸以及通过转接头同轴相连的外接力传感器，被测件固定支座为以连接件连接在底板上的横向实装板；负载油缸固定支座为一横向竖板两侧加有朝后的筋板，在横向实装板和竖板上开有多个对应的支撑杆孔，设有对应的可拆支撑杆穿过支撑杆孔连接两支座；底板上还设有外接位移传感器；电气控制部分包括信号发生模块、位置解调和反馈增益调节模块、外接传感器模块和伺服阀控制系统模块，信号发生模块和外接传感器模块各采用多位高精度的微控制器控制，保证了信号精度和方便调节。
文档编号B64F5/00GK101596938SQ20091003981
公开日2009年12月9日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者张玉香, 李绍湘, 李辉宪, 斌 王, 赵凌凌 申请人:广州飞机维修工程有限公司