CN109815581A - 飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法 - Google Patents
飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及飞机供电特性测试技术，目的是从根本上解决由于飞机供电特性参数数字式测试***数据处理算法差异带来的测试分析结果不一致问题。本发明提供一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，包括如下步骤：步骤一、按照所要分析测试的飞机供电特性参数的分析要求，生成反映供电特性的数据函数；步骤二、将上述步骤一所生成的数据函数输入到需要测试的数字式测试设备中，得到测试分析结果；步骤三、将上述步骤一所生成的数据函数输入到按照国家军用标准飞机供电特性要求的数据处理方法的标准软件，经过分析测试后得到测试结果；步骤四、将上述步骤二和步骤三所得到的测试结果进行对比比较，得出评判结果。
Description
技术领域
本发明属于飞机供电特性测试技术领域，涉及一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法。
背景技术
由于飞机供电***的特性参数如交流电压、电压相位差、畸变频谱等参数的定义和测试分析方法与地面电力***的特性参数有很大区别，如交流电压定义为一个基本周期内半波有效值作为交流电压定义，并且飞机电力***的主频率为360-800Hz，而地面仅为50-60Hz，在交流电压出现直流分量时就会出现差别此时电压有效值的结果会出现很大偏差。因此很多地面电力***特性参数数字式测试设备应用到航空背景下时会产生测试结果出现争议和不一致的情况，从而严重影响飞机研制进度。而对飞机供电特性测试技术来说，如何评估数字式供电特性测试设备的软件处理算法是一项重要基本的工作。
发明内容
本发明的目的是从根本上解决由于飞机供电特性参数数字式测试***数据处理算法差异带来的测试分析结果不一致问题。
为达到上述目的，本发明提供一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，包括如下步骤：
步骤一、按照所要分析测试的飞机供电特性参数的分析要求，生成反映供电特性的数据函数；
步骤二、将上述步骤一所生成的数据函数输入到需要测试的数字式测试设备中，得到测试分析结果；
步骤三、将上述步骤一所生成的数据函数输入到按照国家军用标准飞机供电特性要求的数据处理方法的标准软件，经过分析测试后得到测试结果；
步骤四、将上述步骤二和步骤三所得到的测试结果进行对比比较，得出评判结果。
具体地，所述步骤一中的飞机供电特性参数包括稳态参数、瞬态参数、时域参数和频域参数。
具体地，所述步骤二中的数字式测试设备，包括传感器、信号调理电路、数据采集电路、测试分析软件。
具体地，对稳态交流电压数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.1)、式(A.2)构建具有电压调制特性的瞬时电压u的数据组：
式中：u为电压瞬时值V；Usd为设定的电压方均根值V；m为调制系数 (0<m<1)；fat为设定的幅度调制频率Hz；fsd为设定的电压频率Hz；a为设定的正整数；[fsd]为不超过fsd的最大整数。
由按式(A.1)、式(A.2)所构建的数据组输入稳态交流电压测试数据处理软件进行处理后，所得结果应符合式(A.3)：
式中：U为稳态交流电压方均根值V。
设定Usd、m、fsd值，使a为几个不同的数值得到几组数据组，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
具体地，对稳态频率测试数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)构建具有频率调制特性的瞬时电压u 的数据组：
式中：mf为调频系数；fft为设定的频率调制频率Hz；Δfsd为频率最大调制量Hz；其他参数意义与式(A.1)、式(A.2)中所表示的相同。
由式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)所构建的数据组输入稳态频率测试数据处理软件进行处理后所得结果应符合式(A.7)：
f＝fsd (A.7)
式中：f为稳态频率Hz。
设定Usd、fsd、Δfsd，取不同的a值所构建的几组数据组，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
具体地，对电压相位差测试数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)构建瞬时电压u的数据组；再按式 (A.8)构建瞬时电压uX的数据组：
式(A.8)中参数的意义与式(A.4)中所表示的相同。
将由式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)所构建的u与由式(A.8)所构建的uX两数据组输入电压相位差测试数据处理软件；从u与uX不同的多个相对位置计算所得结果均应符合式(A.9)：
具体地，对交流畸变系数测试数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.1)、式(A.2)构建瞬时电压u的数据组。
将所构建的数据组输入交流畸变系数测试数据处理软件进行处理，所得结果应符合式(A.10)
式中:KJJ为交流畸变系数。
设定Usd、m、fsd值，使a为几个不同的数值，得到几组数据，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
具体地，对交流畸变频谱测试数据处理软件的评估过程如下：
分别按式(A.1)、(A.2)、及式(A.4)、(A.5)、(A.6)构建两套瞬时电压的数据组。
由式(A.1)、式(A.2)所构建u的表达式可化为：
式中参数的含义与式(A.1)、式(A.2)相同。
将基波滤去后得到交流电压畸变波形瞬时值ujj的表达式：
由式(A.12)可见频谱为二条谱线，即：
在fsd-fat处幅度(方均根值)为在fsd+fat处幅度(方均根值) 为
由式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)所构建的u的表达式可化为：
式中：J0(mf)、J1(mf)、J2(mf)、J3(mf)…为由贝塞尔函数所确定的值；其他参数的意义与式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)中所表示的相同。
将基波滤去后得到交流电压畸变波形瞬时值ujj的表达式：
得到一系列频谱。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
通过本发明所提出的方法，解决了飞机供电特性数字式测试设备数据处理软件的验证评估问题，由于在飞机供电***特性试验过程中，用于特性参数测式的设备来源很多，既有一些地面通用数字式测试设备，还有各种专用的非标数字式测试设备，这些设备中都存在大量的数据处理分析软件，一些软件可以分析飞机供电特性的典型通用参数电压有效值、频率、相位差、有功功率等，但是其数据处理原理却无法进行确认，采用本发明提出的方法可以对这些设备中处理软件进行评估，从而规范统一飞机供电特性参数测试结果，为飞机供电***特性试验评估提供一致、可靠、准确的数据，避免了由于测试结果的争议导致飞机研制周期加长和延误，具有很好的军事、社会和经济效益。
附图说明
图1为本发明的飞机供电特性测试***数据处理软件评估方法流程图；
图2为飞机供电特性数字式测试设备的组成部件框图；
图3为供电特性测试分析软件验证评估实现过程图；
图4为幅度调制信号的畸变频谱图(a＝10)；
图5为频率调制信号畸变频谱图(a＝20)；
图6为频率调制信号的畸变频谱(a＝5)；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
本技术发明用来解决飞机供电特性参数数字式测试***数据处理软件的一致性问题，对测试设备主要数据处理软件的检测方法是按不同供电特性给出特定的关系式构建一组或多组数据输入被检测的数据处理软件，将处理后所得一个或多个结果进行分析判断被测数据处理软件是否符合要求。这样就从根本上解决由于数据处理算法差异带来的测试分析结果不一致问题。
飞机供电特性参数包含有很多指标，如交、直流稳态参数，瞬态参数等，具体包括以下特性参数，这些特性参数的指标范围对飞机供电***的正常运行具有很大影响。
(1)交流参数
瞬态电压、稳态电压、电压峰值、三相平均电压、电压不平衡、电压调制、电压调制频率特性，电压中断时间；
瞬态电流、稳态电流、功率、功率因数；
瞬态频率、稳态频率、频率变化率、频率阶跃变化、频率调制、频率漂移；
波峰系数、相移、单次谐波含量、总谐波含量、电压畸变、电流畸变、畸变系数、畸变频谱、直流分量；
(2)直流参数
瞬态电压、稳态电压、电压脉动、脉动频率分量、直流电压畸变、畸变系数、畸变频谱、电压中断时间、瞬态电流、稳态电流；
在以上参数的分析和测试中，需要采用数字式测试设备或***对飞机供电***的电气信号如电压和电流进行测试提取出相关特性参数，以判断这些参数是否在供电特性要求的范围内，如表1所示。典型的数字式测试设备的框图如图2所示，包含了传感器、信号调理电路、数据采集电路、测试分析软件等关键部件，在忽略测试设备硬件对测试分析结果的差异性影响基础上，由于不同测试设备的数据处理软件的处理分析方法的差异会造成测试分析结果差异，从而影响对不同供电体制下飞机供电***性能的评估工作。因此需要设计一种评估软件来评判数据处理算法是否符合不同供电体制下的供电特性要求。
表1飞机供电特性稳态和瞬态参数的范围
本技术发明提出了一种数据处理软件的评估判定的方法，来判断测试设备主要数据处理软件是否符合要求所设，但是并不是飞机供电特性的实际值。该方法的评判过程如图1所示。
根据所要分析测试的飞机供电特性稳态和瞬态参数，时域和频域参数的分析要求，构造需要反映供电特性的数据函数，该数据函数分别输入到需要测试的数字式测试设备中，得到测试分析结果，同时数据函数输入到按照 GJB181A飞机供电特性要求的数据处理方法的标准软件，经过分析测试后得到测试结果，将这两个结果进行对比比较，得出评判结果。
下面的详细检测方法规定了飞机供电交流特性参数的数据处理软件的检测方法，其主要步骤和验证过程如下所示。
实施例一
稳态交流电压数据处理软件的检测
1、检测用关系式
按式(A.1)、式(A.2)构建具有电压调制特性的瞬时电压u的数据组，这部分数据对应如图1中数据函数生成：
式中：u—电压瞬时值V；
Usd——设定的电压方均根值V；
m——调制系数(0<m<1)；
fat——设定的幅度调制频率Hz；
fsd——设定的电压频率Hz；
a——设定的正整数；
[fsd]——不超过fsd的最大整数。
2、正确的处理结果
a)由按式(A.1)、式(A.2)所构建的数据组输入稳态交流电压测试数据处理软件进行处理后，所得结果应符合式(A.3)：
式中：U——稳态交流电压方均根值V。
b)设定Usd、m、fsd值，使a为几个不同的数值得到几组数据组，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
3、示例
a)设定的参数值：
Usd＝115V，m＝0.187，fsd＝399.75Hz；
不同的a值为：
a＝1、3、7。
b)各组数据正确处理结果均为
U＝116.00V
实施例二
稳态频率测试数据处理软件的检测
1、检测用关系式
按式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)构建具有频率调制特性的瞬时电压u 的数据组：
式中：mf——调频系数；
fft——设定的频率调制频率Hz；
Δfsd——频率最大调制量Hz；
其他参数意义与式(A.1)、式(A.2)中所表示的相同。
2、正确的处理结果
a)由式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)所构建的数据组输入稳态频率测试数据处理软件进行处理后所得结果应符合式(A.7)：
f＝fsd (A.7)
式中：f——稳态频率Hz。
b)设定Usd、fsd、Δfsd，取不同的a值所构建的几组数据组，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
3、示例
a)设定的参数值
Usd＝115V，fsd＝398.65Hz，Δfsd＝4.007Hz；
a分别为1、3、7
b)各组数据正确处理结果均为
f＝398.65Hz
实施例三
电压相位差测试数据处理软件的检测
1、检测用关系式
按式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)构建瞬时电压u的数据组；再按式 (A.8)构建瞬时电压uX的数据组：
式(A.8)中参数的意义与式(A.4)中所表示的相同。
2、正确的处理结果
将由式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)所构建的u与由式(A.8)所构建的uX两数据组输入电压相位差测试数据处理软件；从u与uX不同的多个相对位置计算所得结果均应符合式(A.9)：
3、示例
a)设定的参数值
Usd＝115V，fsd＝398.65Hz，Δfsd＝4.007Hz，a＝3、5；
采用以下4个u与uX的相对位置计算：
b)正确处理结果θ均为(即120.0°)
实施例四
交流畸变系数测试数据处理软件的检测
1、检测用关系式
按式(A.1)、式(A.2)构建瞬时电压u的数据组。
2、正确的处理结果
a)将所构建的数据组输入交流畸变系数测试数据处理软件进行处理，所得结果应符合式(A.10)
式中:KJJ——交流畸变系数
b)设定Usd、m、fsd值，使a为几个不同的数值，得到几组数据，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
3、示例
设Usd＝115V,m＝0.187,fsd＝399.75；分别取a为3、10、20各组数据组所得的正确处理结果均为
KJJ＝0.707×0.187＝0.132
实施例五
交流畸变频谱测试数据处理软件的检测
1、检测用关系式
分别按式(A.1)、(A.2)、及式(A.4)、(A.5)、(A.6)构建两套瞬时电压的数据组。
2、正确的处理结果
a)由式(A.1)、式(A.2)所构建u的表达式可化为：
式中参数的含义与式(A.1)、式(A.2)相同。
将基波滤去后得到交流电压畸变波形瞬时值ujj的表达式：
由式(A.12)可见频谱为二条谱线，即：
在fsd-fat处幅度(方均根值)为
在fsd+fat处幅度(方均根值)为
b)由式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)所构建的u的表达式可化为：
式中：J0(mf)、J1(mf)、J2(mf)、J3(mf)…为由贝塞尔函数所确定的值；其他参数的意义与式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)中所表示的相同。
将基波滤去后得到交流电压畸变波形瞬时值ujj的表达式：
得到的是一系列的频谱。
3、示例
a)以Usd＝115V，m＝0.187，fsd＝399.75Hz，a＝10
代入式(A.1)、式(A.2)得到如图4所示两条谱线：
在389.731Hz处，幅度(方均根值)为10.752V；
在409.769Hz处，幅度(方均根值)为10.752V。
b)以Usd＝115V，fsd＝398.65Hz，Δfsd＝4.007Hz，a＝20
代入式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)得到如图5所示4条谱线(其他边频幅度甚小)：
在358.65Hz处，幅度(方均根值)为0.575V，[115J2(0.2)＝115×0.005]；
在378.62Hz处，幅度(方均根值)为11.385V，[115J1(0.2)＝115×0.099]；
在418.68Hz处，幅度(方均根值)为11.385V，[115J1(0.2)＝115×0.099]；
在438.72Hz处，幅度(方均根值)为0.575V，[115J2(0.2)＝115×0.005]。
c)若将本条b)中a值减小，使mf>0.2所构建的u其畸变频谱为更多的谱线。例如当a＝5(mf＝0.8)时，得到如图6所示8条谱线，分别为：
在378.62Hz处，幅度(方均根值)为0.115V,[115×0.001]；
在383.63Hz处，幅度(方均根值)为1.150V,[115×0.010]；
在398.63Hz处，幅度(方均根值)为8.625V,[115×0.075]；
在393.64Hz处，幅度(方均根值)为42.320V,[115×0.368]；
在403.66Hz处，幅度(方均根值)为42.320V,[115×0.368]；
在408.67Hz处，幅度(方均根值)为8.625V,[115×0.075]；
在413.67Hz处，幅度(方均根值)为1.150V,[115×0.010]；
在418.68Hz处，幅度(方均根值)为0.115V,[115×0.001]。
4、理论值以外的谱线
由于计算误差的影响，在理论谱线处以外可能还有一些谱线，但其幅度一般应在-35dB以下。
实施例六
为了满足对飞机供电***特别是交流***测试分析软件的验证，首先如图3所示，构建基于虚拟仪器平台的飞机供电特性测试分析软件评估计算机，采用基于PCI或PXI总线的计算机平台，配置高性能数据采集卡包含D/A输出功能，采样率可以达到1MHZ，板载内存可以达到2MB，满足连续信号数列输出功能，采用基于LABVIEW软件的图形编程语言，构造基于公式A(1) 到A(14)的函数组，产生标准信号输出到待评估的数字式测试设备中，进行测试分析，根据相应标准解析函数式改变调制参数a，计算机产生不同标准数据波形，得到相关分析结果与所给出的标准公式组进行比较，以评判该飞机供电特性数字式测试设备的分析软件是否符合国军标181A和B的要求。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、按照所要分析测试的飞机供电特性参数的分析要求，生成反映供电特性的数据函数；
步骤二、将上述步骤一所生成的数据函数输入到需要测试的数字式测试设备中，得到测试分析结果；
步骤三、将上述步骤一所生成的数据函数输入到按照国家军用标准飞机供电特性要求的数据处理方法的标准软件，经过分析测试后得到测试结果；
步骤四、将上述步骤二和步骤三所得到的测试结果进行对比比较，得出评判结果。
2.根据权利要求1所述一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：所述步骤一中的飞机供电特性参数包括稳态参数、瞬态参数、时域参数和频域参数。
3.根据权利要求2所述一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：所述步骤二中的数字式测试设备，包括传感器、信号调理电路、数据采集电路、测试分析软件。
4.根据权利要求3所述一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：对稳态交流电压数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.1)、式(A.2)构建具有电压调制特性的瞬时电压u的数据组：
式中：u为电压瞬时值V；Usd为设定的电压方均根值V；m为调制系数(0<m<1)；fat为设定的幅度调制频率Hz；fsd为设定的电压频率Hz；a为设定的正整数；[fsd]为不超过fsd的最大整数。
由按式(A.1)、式(A.2)所构建的数据组输入稳态交流电压测试数据处理软件进行处理后，所得结果应符合式(A.3)：
式中：U为稳态交流电压方均根值V。
设定Usd、m、fsd值，使a为几个不同的数值得到几组数据组，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
5.根据权利要求4所述一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：对稳态频率测试数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)构建具有频率调制特性的瞬时电压u的数据组：
式中：mf为调频系数；fft为设定的频率调制频率Hz；Δfsd为频率最大调制量Hz；其他参数意义与式(A.1)、式(A.2)中所表示的相同。
由式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)所构建的数据组输入稳态频率测试数据处理软件进行处理后所得结果应符合式(A.7)：
f＝fsd (A.7)
式中：f为稳态频率Hz。
设定Usd、fsd、Δfsd，取不同的a值所构建的几组数据组，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
6.根据权利要求5所述一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：对电压相位差测试数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)构建瞬时电压u的数据组；再按式(A.8)构建瞬时电压uX的数据组：
式(A.8)中参数的意义与式(A.4)中所表示的相同。
将由式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)所构建的u与由式(A.8)所构建的uX两数据组输入电压相位差测试数据处理软件；从u与uX不同的多个相对位置计算所得结果均应符合式(A.9)：
(即120.0°) (A.9)
7.根据权利要求4所述一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：对交流畸变系数测试数据处理软件的评估过程如下：
按式(A.1)、式(A.2)构建瞬时电压u的数据组。
将所构建的数据组输入交流畸变系数测试数据处理软件进行处理，所得结果应符合式(A.10)
式中:KJJ为交流畸变系数。
设定Usd、m、fsd值，使a为几个不同的数值，得到几组数据，分别输入被测数据处理软件，所得结果均应近似相等。
8.根据权利要求5所述一种飞机供电特性测试分析算法软件的评估方法，其特征在于：对交流畸变频谱测试数据处理软件的评估过程如下：
分别按式(A.1)、(A.2)、及式(A.4)、(A.5)、(A.6)构建两套瞬时电压的数据组；
由式(A.1)、式(A.2)所构建u的表达式可化为：
式中参数的含义与式(A.1)、式(A.2)相同；
将基波滤去后得到交流电压畸变波形瞬时值ujj的表达式：
由式(A.12)可见频谱为二条谱线，即：
在fsd-fat处幅度(方均根值)为在fsd+fat处幅度(方均根值)为
由式(A.4)、式(A.5)及式(A.6)所构建的u的表达式可化为：
式中：J0(mf)、J1(mf)、J2(mf)、J3(mf)…为由贝塞尔函数所确定的值；其他参数的意义与式(A.4)、式(A.5)、式(A.6)中所表示的相同；
将基波滤去后得到交流电压畸变波形瞬时值ujj的表达式：
得到一系列频谱。
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| CN112526430A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-19 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种飞机电源供电特性频率瞬变参数校准方法 |
| CN113722309A (zh) * | 2021-09-12 | 2021-11-30 | 北京国电高科科技有限公司 | 一种航天器内存读出数据解析判读***及方法 |
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