电源故障诊断系统的设计与实现

摘要： 针对某防空导弹电源系 统故津复杂的现状， 设计了防空导弹电源故阵诊断系 统。介绍了系统的主 要设计思想， 给出了 硬件结构与软件流程。该系 统已 投入实际应用， 并取得了良 好的效果。 关扭词： 防空导弹； 电源系 故障 统； 诊断
中圈 分类号：７０６ 文献标识码： Ｔ ６． Ｊ Ａ
文章编号： ０ 一８ （ ０） －０８ １ ０ ８２ ２ ６ ０２ －２ ０ ９ １ ０ ０ ０
智能型系统。 参考文献：
［」 Ｎｔｎ Ｉ ｔｍｎ． Ｉ ｕ ｒ ｕｌ ］Ｔｘ ： １ ａｏａ ｎｒ ｅｔＬｂ Ｅ ｓ ｍｎａ Ｚ ｅ ｓＮ－ ｉ ｌ ｕ ｓ ａ Ｗ ｅ ａ ［ ａ ａ ｓ Ｖ ．
使用。 在监控程序设计中， 充分考虑到了系统的容错能 力， 设置了“ 软件陷阱” 。当操作错误时， 系统将进行 提示。
２２ 功能健的设计 ． 功能键共有８ 包括“ 号机组”＂ 号机组” 个， １ 、２ 、 “ 确认”“ 、结束”“ 、显示”“ 、前翻”“ 、后翻” 打印” 及“ 。
其中“ 号机组” ＂ 号机组” “ １ 、２ 、确认” 结束” 和“ 键是 为了辅助检测键而设计的， 以确保检测的准确性。 ２３ 检测键的设计 ． 检测键共有７ 包括“ 个， 开机过程”“ 控组合” 、自 、 “ 电压频率检查”“ 、电流保护调整”“ 、同步组合”“ 、功 率分配组合”“ 、关机过程” 用于检测电源系统各组 等， 合的运行状态及开、 关机过程的信号。“ 电压频率检 测” 组合检测键的软件流程如图 ３ 所示。当有“ 电压 频率检测” 键按下时， 系统提示是否确认 ， 以防误操
波形信号传给右方的Ｇａ ｉ Ｗ ｖｏ Ｄｔ子模块 ｒ ｈ ｇ ｅｒ ａ ｐ ｎ ａ ｆｍ 。
（ 上方标有输人信号字样）产生信号的频谱图（ ２ ， 图 的右上窗口） Ｉ Ｄ读出的数据经过另一路数据 。Ｓ Ｒ Ａ Ｅ 线传到 Ｆｔ 模块， ｉｒ ｌ ｅ 其功能为滤掉不需要的杂波信号。 对 Ｆｔ 的设置为低通滤波器， ｉｒ ｌ ｅ 截止频率为 ７ Ｈ 。经 ０ ｚ
洋背景色噪声并加人低频信号， 设定是海洋背景噪声
为色噪声， 幅值２ 。低频信号频率２ Ｈ ， Ｖ ０ 幅值０２ ｚ ．５ Ｖ 。如果该信号存在， 相对而言２ Ｈ 的频谱将明显高 ０ ｚ
于周边环境。
过 Ｂｉ Ｗ ｖｏ ｕｄ ｅｒ Ｖ（ ｌ ａ ｆｍ子 Ｉ过滤器图标上方） 完成数据 类型的转换， １ 位数字信号转变为波形数据。图 １ 使 ６
（． ｏ ｏＭ ｈ ｉｌ ｌｔ ａＥｇｅ ｇＮｒｗｓｒＰ ｙｃ ｉｌ ｅｉ， ｎ ０２Ｃｉ ； ｃ ｎａａ Ｅ ｃｉｌ ｉｅｎ， ｈｅｅ ｌｅ ｎ ａＵｉｒｔ Ｘ＇ １ ７， ａ １ Ｓｈｏ ｆ ａ ｃ ｎ ｅｒ ｎ ｎ ｒ ｏ ｃ ｌ ｅ ｄ ｃ ｉ ｔ ｔ ｏｔｈ ｃ ｎ ｓ ｉ ７０ ｎ ｖ ｙ ａ ｈ ｎ ２ Ｔｅ ｓｅ ｉｔｏＡｒ ｅ ｉｅ ｇ ｖ ｓ ， ｕｎ ８０Ｃｉ） ｎ Ｕｉｒｔ Ｓ ｙａ ７３０， ａ ． ＭｓｌＩｔ ｅ ｉＦｒ Ｅｇｅ ｈ ｉｉ ｎ ｔ ｆ ｏ ｎｎ ｒ ｎ ｅｉ ａ ｓｕ ｃ ｉ ｙ ｎ １ ｈ ｎ
集。
（ 下转第３ ２页）
《 浏控技术》０６ ２０ 年第２ 卷第 １ 期 ５ ０
误时， 都产生跳变信号， 经过簇 ｕｂｎｌ完成数据类 ｎｕｄ ｅ 型转换， 停止ｗｉ ｌｐ 后面板上部中央处） ｈｅ （ ｌｏ ｏ 运转， 实
现整个程序退出功能。Ｓ Ｒ Ａ Ｉ Ｄ将声卡信号读出后通 Ｅ
专用
自 控组合模块ｔ
对故障信号自 动进行处理， 做出诊断， 并根据需要显
示、 打印诊断结果。
弹 电 源 系 统 导
回昌
专用
电流保护棋块１
功率分配组合模块１ 同步组合模块１
１ 系统的硬件组成
导弹电源系统由电力拖动、 转速控制、 负载功率分 配、 电源主要电参数实时检测、 动力设备状态检测及动 态控制、 电源环境参数检测和控制、 用电分配等多部 自 设备组成。故障诊断系统的主要功能包括： 对多个相 关组合的模拟信号、 数字信号采集， 进行数据自动处 理， 根据软件判别故障、 诊断故障， 屏幕提示用户故障
为Ｇ ｐｎＷｖｏ Ｄｔ 件，作 为 接 示 ｒｈｇ ｅｒ ａ 控 其 用 直 显 信 ａ ｉ ａｆｍ ａ
号波形， 图２中左上角的显示窗口即由其产生、 控制。
４ 结束语
波形图Ｖ 下方， Ｉ 带有ＦＴ Ｆ 标志的图 标为ＦＴ ｃｕ Ｆ Ｓｅｒ ｐ ｔｍ
模块， 其作用就是对时域信号进行傅立叶计算， 输出的
Ａ ｓ ａｔ ｋ ｄ ａｌｄ ｇｏ ｓ ｔ ｕｅ ｆ ｔ ｐｗｒ ｅ ｉｄｓｎｄ ｄｖｌ ｅ ｔ ｍ ｅ ｔ ｂｔ ｃ Ａ ｏｆ ｔ ｎｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｈ ｏｅ ｓ ｔ ｓ ｉ ｅ ａｄ ｅ ｐｄ ｅｔ ｒ ： ｉ ｆ ｉ ｉ ｙ ｍ ｄ ｅ ｎ ｕ ａ ｓ ｒ ｙ ｍ ｅ ｇ ｎ ｅ ｏ ｏ ｈ ｓ ｅ ｎｅｓ ｈ ｍ ｉｅａｃ ｏｐｗｒ ｅ ｏｔ ａ ｄ ｅｃ ｍｓｌｄｖ ｅＴｅ ｎ ａ ｏｔ ｄｓｎ ｅ ｏｔ ａ ｔ ｎｅ ｏｅ ｓ ｔ ｆ ｉ ｅ ｎｅ ｓｅ ｉ ． ｍ ｉ ｉ ｓ ｈ ｅｇ ａ ｄ ｆ ｎ ｎ ｅ ｆ ｙ ｍ ｈ ｒ ｓ ｅ ｆ ｉｉ ｅ ｃ ｈ ａ ｄ ｆ ｉ ｒ ｅ ｅ ｅ ｉｒ ｕｅ ａｄ ｈｒ ａ ａ ｗｌａ ｔ ｓｔａ ｓｕｔｅ ｐ ｓ ｔ ． ｓ ｔ ｈｓ ｎ ｕｈ ｉｏ ｎｏ ｃｄ ｔ ａ ｗ ｒ ｓ ｌ ｈ ｏｗｒ ｔｃ ｒ ａ ｒ ｅ ｅ Ｔｅ ｅ ａ ｂｅ ｂ ｇｔ ｔｄ ｎ ｈ ｄ ｅ ｅ ｓ ｆ ｅ ｕ ｒ ｅ ｎ ｄ ｈ ｙ ｍ ｅ ｒ ｅ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｕｅ ｐ ｖｄ ｂ ｅｅｔｅ ｓ ａｄ ｅ ｔ ｅ ｃｖ． ｎ ｒ ｏ ｏ ｆ ｉ Ｋ ｙ ｒｓｄｆ ｃ ｍｓｌ ｐｗｒ ｅ ； ｔ ｎｓ ｅ ｗ ｄ： ｎｅ ｓｅ ｏｅ ｓ ｔ ｆ ｌｄ ｇｏｓ ｏ ｅ ｅ ｉｉ； ｙ ｍ ａ ｉ ｉ ｓ ｕ ａ
本研究采用Ｐ Ｃ技术、Ｓ 技术和Ｌｂ ＩＷ虚拟 ＤＰ ａＶＥ 仪器技术， 实现了对声场信号实时、 高保真的采集与处 理。具有实现简单、 界面友好、 性能稳定可靠等诸多优 点。实践证明， 整个系统体积、 重量增加很小， 对原有 设备可不做改动， 完全满足特殊载体的要求。如果采 用专用的数据采集卡， 并对软件重新编写， 借助 Ｌｂ ａ－ ＶＥ ＩＷ的强大信号分析功能， 可以升级为自 我判断的
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防空导弹电源故障诊断系统的设计与实现
王 莉，王润孝‘杨旭峰２ 樊 波 ， ， ， ２ 陕西 １０２ ２ ． 陕西 １８０ （． １ 西北工业大学 机电学院， 西安 ７０７； 空军工程大学 导弹学院， 三原 ７３０ ）
图３ 电压频率检测组合子程序流程图
“ 电流保护调整” 组合检测键的软件与其他６ 个 检测键略有不同， 其流程如图４ 所示。根据电源系统 的原理及特点， 反映“ 电流保护调整” 组合的部分信号 必须从“ 电压频率调整” 组合中检测， 为了方便使用者 操作， 其信号在进行“ 电压频率调整” 组合检测时采
由图２ 可以看出， 输人的声信号十分杂乱， 要依靠 ２ Ｈ 是很困难的， ｚ 而 中 带有放大镜的图 标为Ｅｒｔ ｌＴ ｅ ｒ － 人的听力从中提取有用信息（０ ） ｘａ Ｓｇ ｏ Ｉｏ ａ ｔ ｉ ｅ ｎ ｍ ｃ ｎ ｎ ｆ ｔｎ其作用为在指定的频段提取幅值最大的成分频率 ｉ， ｏ 经过ＬｂＩＷ的滤波及频谱分析后， ａＶＥ 可以清晰地看到 信号， 可输出抽取的信号波形、 频率等， 在这里的作用 ２ Ｈ 信号的存在。 ０ ： 为检出信号的基波频率。图中央标有波形图的子 Ｖ Ｉ
图 １ 故障诊断系统结构框图
采集模块的作用是将电源系统的各类信号分类采 集， 并通过专用电缆输出。自 控组合模块主要包括开
防空导弹电源故津诊断系统的设计与实现
机、 关机的各种脉冲信号及电瓶电压信号等。电压与 频率调整模块包括手动与自 动的各类调压与调频的控 制信号； 电流保护模块主要包括市电、 机组过载及过流 等信号； 功率分配组合模块主要包括负载功率的分配 控制信号； 同步组合模块包括控制两个机组并联工作 的各种控制信号。 所有从采集模块输出的信号须经信号调理（ 如脉 冲信号须经脉冲拓宽、 开关量的电平调整与光电隔离、 模拟信号的Ａ Ｄ转换等） ／ 才能进人控制模块。这些信 号经ＰＩ Ｃ 总线输人计算机系统， 再由计算机进行分类、 判断与分析， 通过显示器或打印机输出相应的故障诊 断信息。 整个系统采用 Ｐ Ｉ Ｃ 总线及计算机系统作为故障诊 断的主要硬件平台， 具有扩展性强、 采集速度高、 处理 速度快、 实时可靠、 安全稳定等特点。
地面电源系统负责向导弹的制导、 发射等单元供
电， 是导弹武器系统的重要组成部分之一。电源系统
机组及其控制设备。
的安全正常运行， 为导弹武器系统的可靠工作提供重 要保证。针对某型防空导弹武器系统电源系统故障率
较高、 排除复杂、 维护困难的现状， 研制了一种防空导 弹电源故障诊断系统。该诊断系统可实时检测故障并
作。按确认键后开始循环采集电压和频率检测组合的 数据， 直到操作者按下结束键后才结束采集数据， 并将
采集到的数据保存到ＥＰ Ｏ Ｚ Ｍ中。同时显示本组合 Ｒ 的故障及操作提示。为确保数据采集的正确性， 在数
据采集期间只响应结束键。
开始 初始化
自检 结束
检洲系统有故障？
Ｙ石
ｉ ｉ ｉ
调用上次检侧结果
蔽 痴泛 Ｎ
部件。
自 控组合模块１
｝ Ｌ ｌ ｝ ２
电压与孩率调整棋块２
同步组合棋块１
信 号 处 理 棋 块
故障诊断系统的结构如图１ 所示。主要由测试对 象、 采集模块、 信号处理模块、 控制模块与外部设备等 构成。其中测试对象为某型防空导弹电源系统的两个
收稿日 ２０ － ４ ０ 期二 ６ ０ － ３ ０ 作者简介： 王莉（９８ ， 陕西人， １ －）女， ５ 教授， 博士研究生， 主要 研究方向为电力系统及其 自 动化、 故津诊断。
测键程序 ３ 部分。 ２１ 监控程序 ．
自 关
ห้องสมุดไป่ตู้
显 示
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结 束
图２ 系统工作流程图
监控程序是整个系统的一条主线， 上电复位后， 系 统即进人监控程序， 程序流程如图２ 所示。系统上电 后首先初始化， 然后将上次采集结果从 Ｘ０５ ５４ 调人内 存， 以供显示和打印使用。最后进人键盘扫描状态， 根 据键值转人相应子程序， 完成确定的功能。若自 检不 正常， 将显示相应的错误信息， 需根据信息维修后方可
杏 Ｙ
根 据 按 健 转 入 相 应 子 程 序 机 组 组 １ ２ 程 整 过 调 合 机 机 率 组 配 开 频 电 压 步 分 护 同 率 保 合 程 功 流 组 过 电 控 机
确 认
２ 系统软件设计
系统软件采用 自顶向下的模块化结构设计， 采用
混合编程技术， 即数据算法处理采用 Ｃ１ ５ 编程， 涉及 到硬件和控制操作采用汇编语言编程。模块化编程既 便于阅读、 修改和调试， 又利于软件的修改及后续的扩 充和改进。程序包括主程序及大量子程序， 按诊断仪 的实现功能划分， 主要包括监控程序、 功能键程序和检
Ｄ ｓ ｎ ｄ ｐ ｍ ｎａ ｏ ｏ Ｆｕ Ｄａｎｓ Ｓｓ ｍ Ａｒ ｆ ｓ Ｍｉｉ ｅｇ ａ Ｉ ｌ ｅｔ ｉ ｆ ｌ ｉ ｏｉ ｙｔ ｏ ｉＤ ｅ ｅ ｓｌ ｉ ｎ ｍ ｅ ｔｎ ａ ｔ ｇ ｓ ｅ ｆ ｅ ｎ ｓｅ
Ｗ Ｎ Ｌ ， Ａ Ｇ －ａ ， Ａ Ｇ ｆｇ ＦＮ ， Ｂｇ Ａ Ｇ Ｗ Ｎ ＲｎｉｉＹ Ｎ Ｘ－ｎ Ａ ｏ ｉ ｔ ｕ ｘｏ ｕｅ ２