试议数据采集基于RTX风洞虚拟飞行试验数据采集与制约系统

论文导读：.2.8SSI信号转接板32-384.3供电电源选择384.4数据采集与制约系统整体布局设计38-404.5小结40-41第五章数据采集与制约系统的软件设计41-695.1软件总体设计41-425.2PXI板卡在RTX环境下的驱动程序设计42-525.2.1通用PXI板卡驱动程序设计流程42-455.2.2数据采集与制约系统的PXI板卡驱动程序设计45-525.3Windo
摘要：本论文为风洞虚拟飞行试验设计并实现了一套高性能的实时数据采集与制约系统，能够制约飞行器的机动运动历程，同时测量气动/运动参数，为探讨飞行器的高机动运动特性与机理提供了先进的动态试验平台。首先依据技术指标和性能需求，设计了数据采集与制约系统的总体案例。采取高性能PXI（面向仪器系统的PCI扩展）机箱为硬件平台，选择PXI测控板卡制约舵机动作并完成光电编码器信号、陀螺仪信号、天平信号及舵机反馈信号的采集。为了满足实时性要求，通过多种实时系统案例的浅析和比较，将RTX（实时扩展模块）引入Windows作为系统软件平台。采取该系统结构，有效结合了RTX系统的实时性和Windows强大的图形界面开发功能，降低了开发难度和成本，提升了系统稳定性和可靠性。根据系统总体设计案例，论述了各个硬件部件的选型、设计与实现历程。依据系统对实时子系统的运用需求，详细阐述了PXI板卡在RTX环境下的驱动程序开发，设计了Windows和RTX进程间的信息交互方式，实现了陀螺仪信号和舵机信号所需的编解码处理。针对试验中飞行模型的具体运动要求，设计了舵机的两种动作方式，并给出具体舵机制约算法，完成对四路舵偏角指令的解算，以而实现了系统对舵机的方式制约。根据试验流程制约的需要，完成了试验流程制约软件和曲线显示软件的开发。系统测试历程中，数据显示正确、可靠，制约算法执行正确，满足舵机制约需求；试验历程中系统保存的测试数据采集实时性好、精度高，为虚拟飞行试验模型运动的浅析提供了可靠的数据源。本论文设计的基于RTX的数据采集与制约系统，达到了系统的指标要求，满足了风洞虚拟试验的测控需求，为先进飞行器的研制和进展做出了积极的贡献。关键词：虚拟飞行试验论文数据采集论文方式制约论文RTX论文驱动开发论文
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ABSTRACT5-14
第一章 绪论14-18

1.1 探讨背景14

1.2 选题的来源与作用14-15

1.3 探讨近况15

1.4 探讨内容15-16

1.5 论文结构16-18

第二章 数据采集与制约系统总体设计18-21

2.1 系统技术指标18

2.2 数据采集与制约系统性能要求18-19

2.3 数据采集与制约系统总体案例19-20

2.4 小结20-21

第三章 RTX 实时性浅析21-29

3.1 操作系统实时性浅析21-22

3.2 Windows 实时性浅析22-23

3.

2.1 线性调度及中断响应22

3.

2.2 内存管理不足22

3.

2.3 定时精度不足22

3.

2.4 Windows 实时性小结22-23

3.3 提升实时性能策略的比较23-25

3.1 实时操作系统23-24

3.2 对 Windows 进行实时扩展24

3.3 两种提升系统实时性策略的比较24-25

3.4 RTX 实时性浅析25-28

3.4.1 RTX 概述25

3.4.2 RTX 系统结构25-26

3.4.3 RTX 实时性支持对策26-27

3.4.4 RTX 与 Windows 性能比较27-28

3.5 小结28-29

第四章 数据采集与制约系统的硬件设计29-41

4.1 硬件总体设计29

4.2 总控系统硬件设计29-38

4.

2.1 工业制约计算机选择29-30

4.

2.2 PXI 机箱选择30

4.

2.3 PXI-PCI 板卡30-31

4.

2.4 RS422 板卡31

4.

2.5 AD 转换板卡31-32

4.

2.6 数字 I/O 接口板卡32

4.

2.7 RS232 板卡32

4.

2.8 SSI 信号转接板32-38

4.3 供电电源选择38

4.4 数据采集与制约系统整体布局设计38-40

4.5 小结40-41

第五章 数据采集与制约系统的软件设计41-69

5.1 软件总体设计41-42

5.2 PXI 板卡在 RTX 环境下的驱动程序设计42-52

5.

2.1 通用 PXI 板卡驱动程序设计流程42-45

5.

2.2 数据采集与制约系统的 PXI 板卡驱动程序设计45-52

5.3 Windows 进程与 RTX 进程间通信的设计52-55
5.3.1 Windows 进程与 RTX 进程间的数据交互52-论文导读：式的50s舵反馈及指令结果92-93附录E：舵机连续响应方式的30s导弹三通道绝对角度结果93-94附录F：舵机独立响应方式的50s导弹三通道绝对角度结果94上一页12
53
5.

3.2 共享内存存储及读写方式53-55

5.4 信号编解码模块设计55-56

5.5 舵机方式制约设计与算法实现56-61

5.6 数据采集与制约系统的运用程序设计61-67

5.6.1 运用程序设计原则61

5.6.2 整体框架设计61-62

5.6.3 运用软件的设计与实现62-65

5.6.4 测试流程设计65-66

5.6.5 软件设计关键不足的解决66-67

5.7 小结67-69

第六章 数据采集与制约系统调试及测试结果浅析69-82

6.1 数据采集与制约系统概述69

6.2 调试与浅析69-78

6.

2.1 板卡级模块调试69-72

6.

2.2 系统级调试与浅析72-78

6.

2.3 系统实测结果与指标要求的比较78

6.3 调试中的不足以及解决策略78-81
6.

3.1 固纬电源监控不足78

6.

3.2 电源线、电磁干扰不足78-79

6.

3.3 陀螺仪数据接收不足79

6.

3.4 RTX 系统下相同板卡识别不足79

6.

3.5 定时精度不足79-80

6.

3.6 RS422 板卡波特率设置80

6.

3.7 存储数据文件不足80

6.

3.8 发送舵机指令不足80

6.

3.9 舵机解锁不足80-81

6.4 小结81-82
第七章 总结与展望82-84

7.1 总结82

7.2 展望82-84

参考文献84-87
致谢87-88
在学期间发表的学术论文和参与的科研项目88-89
附录89-94
附录 A SSI 电路板卡实物图89-90
附录 B SSI 电路板 PCB 图90-91
附录 C：舵机连续响应方式的 30s 舵偏角反馈及指令结果91-92
附录 D：舵机独立相应方式的 50s 舵反馈及指令结果92-93
附录 E：舵机连续响应方式的 30s 导弹三通道绝对角度结果93-94
附录 F：舵机独立响应方式的 50s 导弹三通道绝对角度结果94