一种控制器模拟测试方法、装置及其存储介质与流程

本发明涉及模拟领域，尤其是指一种控制器模拟测试方法、装置及其存储介质。

背景技术：

目前，利用螺旋桨驱动的飞机逐步开始采用可变距的螺旋桨，通过变距进而改变桨叶角(桨叶角是指螺旋桨弦线和螺旋桨旋转平面之间的夹角)。它随半径变化而变化，其变化规律是影响螺旋桨工作性能最主要的因素，对于螺旋桨的变距采用控制器完成。

因此控制器是飞机螺旋桨变距的关键装置，其可靠性直接影响到飞机的飞行安全，对于控制器的模拟和测试是非常重要的，但是现有技术中只能通过安装在飞机上进行试飞模拟和测试，显然这种方式成本高，难度大。

所以发明人发现现有技术中至少存在如下问题，控制器模拟测试需要在飞机上进行，仍然存在着模拟和测试成本高，难度大的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种控制器模拟测试方法，其目的在于利用本申请的控制器模拟测试方法，实现控制器在不同飞机发动机转速下对螺旋桨进行变距的模拟以及性能测试。

本申请提供了一种控制器模拟测试方法，所述控制器用于根据飞机发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行变距，该方法包括：

发送具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令至所述控制器，以使所述控制器接收所述模拟指令，根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距；

采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流；

根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数；

根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角；

根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动机转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数；

将所述理想发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

可选地，该方法还包括：

采集不同负载下所述变距电机不同电机电压对应的电机电流和电机转速；

根据不同所述电机电压和不同所述电机电压对应的所述电机电流，以及所述电机转速的数据拟合建立关于所述变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速的所述第一函数。

可选地，该方法还包括：根据优化经验数据中对应的所述模拟条件和所述桨叶角，以及所述发动机转速的数据拟合建立关于桨叶角与模拟条件，以及发动机转速的所述第二函数。

可选地，所述模拟条件包括飞行高度，和/或空速，和/或油门排量。

本申请还提供了另外一种控制器模拟测试方法，所述控制器用于根据飞机发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行变距，该方法包括：

接收模拟装置发送的具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令；

根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距，以使所述模拟装置采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流，根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数，根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角，根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数，将所述理想发动机转速的数据发送至所述控制器；

根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

本申请还提供了一种控制器模拟测试系统，该系统包括模拟装置和控制器；

所述模拟装置包括参数模拟机和信号采集模拟器，所述参数模拟机与所述信号采集模拟器电连接，所述信号采集模拟器与所述控制器电连接；

所述信号采集模拟器用于发送具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令至所述控制器，以使所述控制器接收所述模拟指令，根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距；

所述信号采集模拟器还用于采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流，根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数，根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角；

所述参数模拟机用于根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数；

所述信号采集模拟器还用于将所述理想发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

可选地，所述信号采集模拟器包括分别与fpga控制电路电连接的电流采集电路、电压采集电路、转速信号输出电路、负载控制电路，以及rs22接口；

所述电流采集电路与所述电压采集电路分别与所述控制器控制的变距电机电连接；

所述负载控制电路和所述转速信号输出电路分别与所述控制器电连接；

所述rs22接口与所述参数模拟机电连接。

可选地，本申请提供了一种控制器模拟测试装置，该装置包括：

发送模块，用于发送具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令至所述控制器，以使所述控制器接收所述模拟指令，根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距；

采集模块，用于采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流；

计算模块，用于根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数；根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角；根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数；

所述发送模块，还用于将所述理想发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

可选地，所述采集模块，还用于采集不同负载下所述变距电机不同电机电压对应的电机电流和电机转速；

拟合模块，用于根据不同所述电机电压和不同所述电机电压对应的所述电机电流，以及所述电机转速的数据拟合建立关于所述变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速的所述第一函数。

本申请还提供了一种控制器模拟测试装置，所述装置包括：处理器和存储器；

所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行所述的控制器模拟测试方法的步骤。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的控制器模拟测试方法的步骤。

如上可见，基于上述实施例，通过本申请的模拟方法可以模拟在不同环境下控制器在接收飞机发动机转速后，控制器控制调整飞行螺旋桨的变距情况，解决了控制器模拟测试只能通过安装在飞机上进行实际模拟，成本高、难度大的技术问题。

附图说明

图1为一个实施例中控制器模拟测试方法流程100的示意图；

图2为一个实施例中控制器模拟测试方法流程200的示意图；

图3为一个实施例中控制器模拟测试系统第一架构示意图；

图4为一个实施例中控制器模拟测试系统第二架构示意图；

图5为一个实施例中控制器模拟测试系统应用界面示意图；

图6为一个实施例中控制器模拟测试装置的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图1为一个实施例中控制器模拟测试方法流程100的示意图。如图1所示，在一实施例中，本申请提供了一种控制器模拟测试方法，所述控制器用于根据飞机发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行变距，该方法包括：

s101，发送具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令至所述控制器，以使所述控制器接收所述模拟指令，根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距；

本步骤中的应用场景，可以为一台利用变距电机驱动变距的飞机螺旋桨发动机，控制器通过控制变距电机的电流、电压，以及转速控制变距，进而改变桨叶角。对于控制器而言，不同的转速对应着不同的桨叶角，控制器通过接收飞机发动机的转速数据对变距电机进行正反转控制，进而对螺旋桨进行变距得到与转速对应的桨叶角。

需要指出的是变距电机是用于对飞机螺旋桨进行变距的电机，飞机发动机则是驱动螺旋桨旋转带动飞机飞行的发动机。

首先将初始转速数据发送至控制器，控制器通过初始转速数据开始对变距电机进行调节。

s102，采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流；

本步骤即在上述步骤的过程中采集变距电机的即时电压和即时电流。

s103，根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数；

在本步骤中根据变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速三者之间建立的第一函数通过即时电压和即时电流计算得到当前桨叶角，第一函数的具体生成方法会在后续的实施例中进行详细的说明，在此可对第一函数的具体用法进行详细的说明。基于第一函数，根据采集的即时电压和即时电流则可以对应的计算出一个对应的即时转速。

s104，根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角；

在本步骤中提供了一种计算当前桨叶角的步骤。比如，预定方式可以通过具体的公式为δθ＝δt×n计算，其中，n为即时转速，δt是两次采集的时间间隔，δθ为两次采集的角度增量，当初始角度为θ0时，那么当前桨叶角θ＝θ0+δθ。以上即为当前桨叶角的计算过程。

s105，根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动机转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数；

在本步骤中提供了理想发动机转速的生成方法，根据上一步骤中计算出的当前桨叶角，以及预设的模拟条件(即模拟条件的参数值)就可以根据第二函数计算出理想发动机转速，其中第二函数的预建方法，后续还会进行进一步的说明，在此就不在赘述了。

s106，将所述理想发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

最后，将理想发动机转速的数据作为新的初始转速数据发送回控制器，此时，完成了一次闭环控制过程。可以看出本申请的控制器模拟测试方法是一种动态的控制方法，最终完成了一次循环。

在本实施例中首先将模拟指令发送至控制器，以使控制器在接收到模拟指令后根据同时发送的初始转速数据对变距电机进行变距。此时，在变距过程中采集变距电机的即时电压和即时电流，通过对应变距电机的第一函数计算出即时转速。第一函数是关于所述变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数。然后根据公式为δθ＝δt×n，其中，n为即时转速，δt是两次采集的时间间隔，δt为一预定值。另外，可以理解在两次采集中即时电压和即时电流均为一恒定值，因此对应的即时转速也为一恒定值，δθ为两次采集的角度增量，当初始角度为θ0时，那么当前桨叶角θ＝θ0+δθ，以上即为当前桨叶角的计算过程。此后再根据第二函数计算理想发动机转速，第二函数则是一个关于桨叶角与模拟条件，以及发动机转速的关系函数。将计算出的理想发动机转速的数据作为初始转速数据发送至控制器，此时控制器继续执行上述过程。也就是说，可以不断的重复循环上述过程形成一个动态变距的过程，最终变距电机的桨叶角和飞机发动机的转速会趋于稳定。在实际飞机的飞行过程中控制器也是根据此种方式进行工作的，上述的过程即为一个控制器模拟测试的工作过程。另外，可以根据整个过程的数据来评估控制器的性能，比如希望变距的过程尽可能的快，因此会把上述桨叶角和飞机发动机转速之间通过控制器最终趋于稳定的用时，根据后续对各个环节(比如控制器的参数或者螺旋桨的参数)进行调整以缩短用时。当然，需要根据具体的设计要求进行调整。

另外，将用时以及变距电机的即时电流和即时电压，以及即时转速等等数据全部记录下来作为测试结果，可以作为控制器性能的测试结果。

图2为一个实施例中控制器模拟测试方法流程200的示意图。如图2所示，在一实施例中，该方法还包括：

s201，采集不同负载下所述变距电机不同电机电压对应的电机电流和电机转速；

本步骤中提供了一种采集数据用于后续构建第一函数的具体步骤，当对变距电机施加不同电机电压时，通过加载电阻模拟外加的不同负载，最终采集电机电流和测量电机转速。

s202，根据不同所述电机电压和不同所述电机电压对应的所述电机电流，以及所述电机转速的数据拟合建立关于所述变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速的所述第一函数。

在本步骤中提供了一种构建第一函数的具体方法，每一不同负载阻值下，施加不同的电机电压，则可以采集测量出对应的电机电压和电机电流，根据这种对应关系拟合曲线生成第一函数，可以采用最小二乘法拟合，拟合最高阶为三阶。

在本实施例中提供了一种第一函数的具体拟合方法，根据设置加载不同阻值的电阻模拟不同的负载情况，然后在施加不同电机电压时，采集测量电机电压和电机电流。根据其中的对应关系通过拟合曲线生成第一函数，其中，可以采用比较经典的最小乘法拟合，拟合最高阶为三阶。

在一实施例中，该方法还包括：

根据优化经验数据中对应的所述模拟条件和所述桨叶角，以及所述发动机转速的数据拟合建立关于桨叶角与模拟条件，以及发动机转速的所述第二函数。

在本实施例中，通过发动机手册中的优化经验数据建立模拟条件和桨叶角，以及发动机转速的第二函数。其中，也可以采用曲线拟合的方法，即最小二乘法拟合，拟合最高阶为三阶。

在一实施例中，所述模拟条件包括飞行高度，和/或空速，和/或油门排量。

本实施例中提供了模拟条件具体包括的内容。

本申请还提供了另外一种控制器模拟测试方法，所述控制器用于根据飞机发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行变距，该方法包括：

接收模拟装置发送的具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令；

根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距，以使所述模拟装置采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流，根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数，根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角，根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数，将所述理想发动机转速的数据发送至所述控制器，根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

本实施例是控制器为处理单元进行的上述模拟方法。

图3为一个实施例中控制器模拟测试系统第一架构示意图。如图3所示，在一实施例中，本申请还提供了一种控制器模拟测试系统，该系统包括模拟装置和控制器；

所述模拟装置包括参数模拟机和信号采集模拟器，所述参数模拟机与所述信号采集模拟器电连接，所述信号采集模拟器与所述控制器电连接；

所述信号采集模拟器用于发送具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令至所述控制器，以使所述控制器接收所述模拟指令，根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距；

所述信号采集模拟器还用于采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流，根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数，根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角；

所述参数模拟机用于根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数；

所述信号采集模拟器还用于将所述理想发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

图4为一个实施例中控制器模拟测试系统第二架构示意图，图5为一个实施例中控制器模拟测试系统应用界面示意图。如图4和图5所示，在一实施例中，所述信号采集模拟器包括分别与fpga控制电路电连接的电流采集电路、电压采集电路、转速信号输出电路、负载控制电路，以及rs22接口；

所述电流采集电路与所述电压采集电路分别与所述控制器控制的变距电机电连接；

所述负载控制电路和所述转速信号输出电路分别与所述控制器电连接；

所述rs22接口与所述参数模拟机电连接。

在本实施例中，转速信号输出电路用于发送具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令至所述控制器，以使所述控制器接收所述模拟指令，根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距；

电压采集电路和电流采集电路分别用于采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流；

fpga控制电路则用于根据预建的关于所述变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速的第一函数通过所述即时电压和所述即时电流计算得到当前桨叶角；

最终，转速信号输出电路还用于将所述理想发动机转速的数据作为所述初始转速数据发送至所述控制器。

另外，电压采集电路和电流采集电路分别用于采集不同负载下所述变距电机不同电机电压对应的电机电流和电机转速步骤中的电机电压和电机电流；

fpga控制电路还用于根据不同所述电机电压和不同所述电机电压对应的所述电机电流，以及所述电机转速的数据拟合建立关于所述变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速的所述第一函数。

图6为一个实施例中控制器模拟测试装置的架构示意图，如图6所示，在一实施例中，本申请还提供了一种控制器模拟测试装置，该装置包括：

发送模块101，用于发送具有飞机发动机预定的初始转速数据的模拟指令至所述控制器，以使所述控制器接收所述模拟指令，根据所述初始转速数据驱动变距电机对飞机螺旋桨进行首次变距；

采集模块102，用于采集所述控制器变距过程中所述变距电机的即时电压和即时电流；

计算模块103，用于根据所述即时电压和所述即时电流通过预建的第一函数计算得到即时电机转速，其中，所述第一函数为关于电机电流和电机电压，以及电机转速的关系函数；根据所述即时电机转速按照预定方式计算得到当前桨叶角；根据所述当前桨叶角与预定的模拟条件通过预建的第二函数计算得到理想发动机转速，其中，所述第二函数为关于桨叶角与模拟条件，以及发动转速的关系函数，所述模拟条件为飞机飞行时的不同条件参数；

所述发送模块104，还用于将所述理想发动机转速发送至所述控制器，以使所述控制器根据所述理想发动机转速驱动变距电机对飞机螺旋桨进行再次变距。

在一实施例中，所述采集模块102，还用于采集不同负载下所述变距电机不同电机电压对应的电机电流和电机转速；

拟合模块105，用于根据不同所述电机电压和不同所述电机电压对应的所述电机电流，以及所述电机转速的数据拟合建立关于所述变距电机的电机电流和电机电压，以及电机转速的所述第一函数。

本申请还提供了一种控制器模拟测试装置，所述装置包括：处理器和存储器；

所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行所述的控制器模拟测试方法的步骤。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的控制器模拟测试方法的步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。