基于Labview的大气紊流模拟系统及其工作方法技术方案

基于Labview的大气紊流模拟系统及其工作方法，属于飞行仿真领域。为解决大气紊流模拟系统的可调控性。本发明专利技术包括上位机、伺服驱动器、伺服电机、叶片；上位机与伺服驱动器连接，伺服驱动器与伺服电机接，伺服电机与叶片接；上位机安装有由Labview平台开发设计的参数设置模块、通讯模块、单点运行模块和连续运行模块；参数设置模块连接通讯模块，通讯模块分别连接单点运行模块和连续运行模块；参数设置模块用于设置通讯参数；通讯模块用于进行通讯连接；单点运行模块用于确定叶片运行的初始位置；连续运行模块用于基于Labview的大气紊流模拟系统的运行。本发明专利技术用于模拟飞机高空飞行过程中遇到的不同强度大气紊流。过程中遇到的不同强度大气紊流。过程中遇到的不同强度大气紊流。

【技术实现步骤摘要】
基于Labview的大气紊流模拟系统及其工作方法


[0001]本专利技术属于飞行仿真领域，具体涉及基于Labview的大气紊流模拟系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]在风洞试验中，模拟飞机的飞行环境大多是以平静大气为主，对于大气紊流现象对于飞机飞行的影响并未考虑。但在实际的飞行过程中，飞机会遇到的各种大气紊流干扰，这些干扰对飞机的响应和载荷会产生不利的影响,严重时甚至危害到飞行安全。
[0003]目前，国内大气紊流风洞模拟主要集中在大气边界层内紊流的模拟，一般采用尖劈加粗糙元的模拟方法，而对于飞机高空飞行时遇到的大气紊流风洞模拟还尚未开展研究，且尖劈加粗糙元的方法用于模拟高空大气紊流存在明显缺点，例如模拟紊流强度弱，模拟紊流空间范围小，模拟紊流强度不可控，因此，需针对高空大气紊流特点设计高效的风洞大气紊流模拟系统。
[0004]现代飞机设计中,在进行飞机大气紊流响应分析以及减缓主动控制系统设计时,需对大气紊流干扰作合理的数学描述和物理模拟，所以需要研发在风洞试验中用来产生可控可调的大气紊流扰动,实现对大气紊流扰动的合理模拟的大气紊流模拟系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的问题是大气紊流模拟系统的可调控性，提出一种基于Labview的大气紊流模拟系统及其工作方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于Labview的大气紊流模拟系统，包括上位机、伺服驱动器、伺服电机、叶片；
[0008]所述上位机与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与伺服电机接，所述伺服电机与叶片接；
[0009]所述上位机安装有由Labview平台开发设计的参数设置模块、通讯模块、单点运行模块和连续运行模块；
[0010]所述参数设置模块连接通讯模块，所述通讯模块分别连接单点运行模块和连续运行模块；
[0011]所述参数设置模块用于设置通讯参数；所述通讯模块用于进行通讯连接；所述单点运行模块用于确定叶片运行的初始位置；所述连续运行模块用于基于Labview的大气紊流模拟系统的运行。
[0012]进一步的，所述上位机通过CAN通讯与伺服驱动器连接。
[0013]进一步的，所述伺服驱动器通过通讯电缆、驱动电缆与伺服电机连接。
[0014]进一步的，所述伺服电机通过联轴器、转轴与叶片连接。
[0015]进一步的，所述上位机、伺服驱动器、伺服电机、叶片的网络地址设置为同一网段。
[0016]一种基于Labview的大气紊流模拟系统的工作方法，依托于所述的一种基于Labview的大气紊流模拟系统实现，包括如下步骤：
[0017]S1、设备连接：将叶片通过联轴器、转轴与伺服电机连接，将伺服电机通过通讯电缆、驱动电缆与伺服驱动器连接，通过CAN通讯将伺服驱动器与上位机连接；
[0018]S2、将伺服驱动器、伺服电机、叶片与上位机的网络地址设置为同一网段；
[0019]S3、参数设置模块设置通讯端口、波特率参数信息，通讯模块通过CAN通讯与伺服驱动器建立连接，判断连接是否成功，判断为是，则进行下一步，判断为否则检查设备间的连接状态；
[0020]S4、通过单点运行模块确定叶片运行的初始位置，触发伺服驱动器，通过连续运行模块将大气紊流数字信号通过上位机发送给伺服驱动器，然后伺服驱动器将加速度、运动位置、运动频率发送给伺服电机，通过伺服电机运行带动叶片运行，进行大气紊流模拟；
[0021]S5、运行结束后，伺服驱动器将伺服电机反馈的运动位置数据、力矩数据通过CAN通讯上传到上位机，并保存至上位机中。
[0022]进一步的，大气紊流数字信号的生成方法为：基于Dryen模型，通过随机数产生白噪声，将白色噪声通过成型滤波器得到符合目标功率谱的有色噪声，该有色噪声即为模拟大气紊流数字信号，其中成型滤波器中的传递函数G(s)和目标功率谱Φ(ω)满足下列公式：
[0023][0024][0025][0026]其中，δ为紊流强度，L为紊流积分尺度，V为飞行速度，ω为时间频率，K为常数，s为自变量。
[0027]进一步的，上位机通过事件结构，将参数设置模块、通讯模块、单点运行模块和连续运行模块添加在事件分支中，等待事件发生时，执行相应条件分支，并通过队列操作函数在同一运行过程中的不同部分间进行数据通信。
[0028]进一步的，大气紊流数字信号通过定时VI和循环程序控制循环执行的速率，实现叶片的随机运动。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术所述的基于Labview的大气紊流模拟系统，利用Labview的定时结构以及Labview与伺服驱动器之间的CAN总线通信方式，实现了大气紊流模拟功能，可以模拟飞机高空飞行过程中遇到的不同强度大气紊流，并且可根据试验情况对大气紊流的扰动进行调控，丰富了风洞试验的能力。
附图说明
[0031]图1为本专利技术所述的基于Labview的大气紊流模拟系统的结构示意图；
[0032]图2为本专利技术所述的基于Labview的大气紊流模拟系统中各个模块连接关系图；
[0033]图3为本专利技术所述的基于Labview的大气紊流模拟系统的工作方法流程图。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的具体实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的具体实施方式。通常在此处附图中描述和展示的本专利技术具体实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，本专利技术还可以具有其他实施方式。
[0035]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的具体实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定具体实施方式。基于本专利技术的具体实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下具体实施方式，并配合附图详细说明如下：
[0037]具体实施方式一：
[0038]一种基于Labview的大气紊流模拟系统，包括上位机1、伺服驱动器2、伺服电机3、叶片4；
[0039]所述上位机1与伺服驱动器2连接，所述伺服驱动器2与伺服电机3连接，所述伺服电机3与叶片4连接；
[0040]所述上位机1中安装有由Labview平台开发设计的参数设置模块101、通讯模块102、单点运行模块103和连续运行模块104；
[0041]所述参数设置模块101连接通讯模块102，所述通讯模块102分别连接单点运行模块103和连续运行模块104；
[0042]所述参数设置模块101用于设置通讯参数；所述通讯模块102用于进行通讯连接；所述单点运行模块103用于确定叶片运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Labview的大气紊流模拟系统，其特征在于：包括上位机(1)、伺服驱动器(2)、伺服电机(3)、叶片(4)；所述上位机(1)与伺服驱动器(2)连接，所述伺服驱动器(2)与伺服电机(3)连接，所述伺服电机(3)与叶片(4)连接；所述上位机(1)中安装有由Labview平台开发设计的参数设置模块(101)、通讯模块(102)、单点运行模块(103)和连续运行模块(104)；所述参数设置模块(101)连接通讯模块(102)，所述通讯模块(102)分别连接单点运行模块(103)和连续运行模块(104)；所述参数设置模块(101)用于设置通讯参数；所述通讯模块(102)用于进行通讯连接；所述单点运行模块(103)用于确定叶片运行的初始位置；所述连续运行模块(104)用于基于Labview的大气紊流模拟系统的运行。2.根据权利要求1所述的一种基于Labview的大气紊流模拟系统，其特征在于：所述上位机(1)通过CAN通讯与伺服驱动器(2)连接。3.根据权利要求2所述的一种基于Labview的大气紊流模拟系统，其特征在于：所述伺服驱动器(2)通过通讯电缆、驱动电缆与伺服电机(3)连接。4.根据权利要求3所述的一种基于Labview的大气紊流模拟系统，其特征在于：所述伺服电机(3)通过联轴器、转轴与叶片(4)连接。5.根据权利要求4所述的一种基于Labview的大气紊流模拟系统，其特征在于：所述上位机(1)、伺服驱动器(2)、伺服电机(3)、叶片(4)的网络地址设置为同一网段。6.一种基于Labview的大气紊流模拟系统的工作方法，依托于权利要求1
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5之一所述的一种基于Labview的大气紊流模拟系统实现，其特征在于：包括如下步骤：S1、设备连接：将叶片通过联轴器、转轴与伺服电机连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖长玲，孙龙，刘兴旺，李强，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：