一种基于半物理仿真的飞机地面电源监控器测试方法

技术领域

本发明属于航空电气设计技术，涉及一种基于半物理仿真的飞机地面电源监控器测试方法。

背景技术

地面电源监控器主要用于对飞机地面电源车的电源品质监控，一般具有过欠压、过欠频及相序保护功能，由于近年来飞机上的负载类型不断的更新换代，地面电源车及监控器对不同类型负载的适应性存在差异，导致地面电源监控器类产品在外场使用时故障率显著提高。据统计，某型飞机上使用的地面电源监控器近三年来故障率达到12台/年左右，监控器类产品在使用时出现保护，影响产品对地面电源的正常监控。目前，针对监控器类产品，如若其在外场发生保护，需将产品返场进行故障排查，但返场后监控器产品在使用时适配的地面电源及相应的负载等条件与外场情况存在一定差异，常常造成外场故障在内场难以复现，对产品的质量问题处理造成极大的困难。

发明内容

本发明针对监控器类产品在外场使用时故障率较高，且监控器因故障返场后多数难以故障复现，故障查处困难的问题，考虑将外场地面电源监控器故障保护瞬间的地面电源车的波形在内场进行带功率复原，模拟外场地面电源车的输出波形，来对监控器类产品进行测试，寻找监控器类产品在外场频发故障的原因，便于产品改进，最终达到降低产品外场使用故障率的目的。

本发明的技术方案为：

所述一种基于半物理仿真的飞机地面电源监控器测试方法，包括以下步骤：

步骤1：采集地面电源监控器产品外场出现故障保护瞬间时，地面电源车的输出波形图像；

步骤2：采用具有图像处理功能的软件对波形图像进行处理，得到实现对地面电源车输出波形复原，得到波形数据，实现波形图像到仿真波形的输出；

步骤3：步骤2得到的仿真波形输出至功率放大设备，功率放大设备与地面电源监控器产品进行功率连接，实现对地面电源车波形测试的功率输出，完成场内模拟地面电源监控器产品对外场地面电源车突加变压整流型负载时的输出特性测试。

进一步的，步骤1中，采集地面电源车在突加变整型负载的瞬间造成地面电源监控器产品出现故障保护时的地面电源车输出波形图像。

进一步的，步骤1中，对采集的波形图像进行增强处理。

进一步的，步骤2中，使用MATLAB软件对地面电源车在使用变压整流型负载瞬间的输出波形复原，得到波形数据,从而将地面电源车输出的三相电压波形转换为数据格式文件；并利用MATLAB软件的数据处理功能，将数据以仿真模型形式在其工作空间输出，实现波形图像到仿真波形的输出。

进一步的，步骤2中，数据以仿真模型形式实现仿真波形输出时，正常波形通过计算波形的相位和幅值得到，跳变波形通过数据提取得到。

进一步的，所述半物理仿真系统包括实时仿真系统、IO接口箱及功率放大设备，所述实时仿真系统实现仿真波形的输出，利用IO接口箱输出至功率放大设备。

有益效果

本发明能够在内场完成对地面电源监控器产品的带功率测试，根据测试结果实现监控器类产品的辅助故障分析及产品改进。同时，该种基于半物理仿真系统的测试方法也适用于控制器类产品的设计，在产品设计初期，可通过编程实现各种极限条件下的被控对象的输出波形，并使用半物理仿真系统输出，实现控制器类产品内场中的各种极限条件下的测试，能够辅助产品设计人员进行产品的设计及改进，显著的提高产品质量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

附图1为半物理仿真系统框图；

附图2为外场地面电源车在接入变压整流型负载瞬间的输出波形；

附图3为利用散点在MATLAB工作空间输出的地面电源车瞬态波形；

附图4为在MATLAB/simulink中搭建的仿真模型，该仿真模型能够输出地面电源车在正常情况下的波形，并通过switch开关的切换实现故障瞬间波形的转换及波形的连续实时输出，该仿真波形通过IO接口箱信号调理及功率放大器输出后与监控器产品进行功率连接，能够实现对地面电源监控器的带功率测试。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例通过对外场的地面电源车的波形在场内实现带功率复原，模拟外场地面电源车的输出波形，来对监控器类产品进行测试，辅助监控器产品进行故障分析。

在外场使用中，地面电源在突加变整型负载的瞬间造成监控器保护，对于这种情况，首先通过示波器等设备采集监控器在外场出现故障保护瞬间时地面电源车的输出波形图像，对该波形图像(*.jpg格式)进行增强处理，使图像输出更为清晰，利用相关处理软件，如MATLAB等的图像处理功能实现对地面电源车在使用变压整流型负载瞬间波形的复原，得到波形数据，从而将地面电源车输出的三相电压波形转换为数据格式文件(.xlsx)，如表1所示，表1为输出波形增强处理后得到的地面电源车在不同时间的三相输出电压值，因数据量大，表1仅为部分数据；再利用MATLAB的数据处理功能，将数据以仿真模型形式在其工作空间输出，实现波形图像到仿真波形的输出。

表1地面电源车在不同时间的三相输出电压值(部分数据)

进一步的，由于外场地面电源车在进行工作时波形为连续输出，若在仿真中实现图形数据的完全复原则数据量过大，且电源车只是在使用变压整流型负载瞬间出现输出电压波形跳变，因此在进行仿真模拟输出时，仅对跳变波形进行数据提取，正常输出波形则通过计算波形的相位和幅值得到。即在仿真开始时输出通过相位和幅值计算得到的正常的电源车波形，当某一时刻出现输出电压波形跳变时，则输出跳变波形用以模拟变压整流型负载的加入，之后再正常输出通过相位和幅值计算得到的电源车波形，能保证电源车波形的连续输出，最终实现了将地面电源车的波形在MATLAB/Simulink软件中的连续输出。

半物理仿真系统一般包括实时仿真系统、IO接口箱及功率放大设备，本实施例中将MATLAB/Simulink软件中实现输出的地面电源车波形实时化处理，并下载至实时仿真机中进行仿真，利用IO接口箱输出至功率放大设备，功率放大设备实现对地面电源车波形测试的功率输出，与地面电源监控器产品进行功率连接，完成了场内模拟监控器产品在外场地面电源车突加变压整流型负载的输出特性测试。基于半物理仿真的监控器产品的带功率测试，能够辅助监控器产品在内场进行故障复现和分析，该种测试方法能基于半物理仿真系统，可以通过波形复原或波形编程等实时输出可能导致地面电源监控器故障的各种波形，形成半物理仿真波形测试单元，用于对地面电源监控器进行测试。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。