火炮火力系统健康状态信息采集单元(以下简称健康状态信息采集单元)是火炮火力系统PHM(Prognostics and Health Management,装备故障预测与健康管理)系统(以下简称PHM系统)的信息参数获取窗口,对火炮的高效维护维修具有重要意义。本文...
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火炮火力系统健康状态信息采集单元(以下简称健康状态信息采集单元)是火炮火力系统PHM(Prognostics and Health Management,装备故障预测与健康管理)系统(以下简称PHM系统)的信息参数获取窗口,对火炮的高效维护维修具有重要意义。本文针对某型火炮火力系统特性,开展某型火炮火力系统健康状态信息采集单元研制工作,用于实时采集火力系统典型特征参数信号,提取并上传火炮火力系统重要部件的健康状态信息(特征参数),为PHM系统的研制奠定基础。具体的工作内容有:1)介绍了健康状态信息采集单元的研究背景和国内外研究现状,从PHM系统功能与指标需求出发,设计了健康状态信息采集单元的总体方案,并给出了健康状态信息采集单元的系统组成、系统原理和系统结构。2)根据给定的火炮火力系统健康状态信息采集单元功能与指标要求进行了系统关键元器件的选型分析。并完成了8路高速信号、16路低速信号的健康状态信息单元调理模拟板、数字底板的硬件电路研制工作。3)设计了PL(Programmable Logic,可编程逻辑)逻辑电路。基于AXI(Advanced e Xtensible Interface,高级可扩展接口)设计了准确变址预触发的24路数据采集存储逻辑电路,并针对其中多通道传输容易数据溢出的问题,设计了可参数配置的优先级轮询逻辑电路;基于AXI设计了可配置的软硬件协同计算单元,并基于流水线和近似计算设计了其内部的PE(Processing Element,处理元件)高速计算单元。完成了24路数据的采集存储电路及软硬件协同计算电路的研制工作。4)设计了PS软件。基于多阈值判别法研究设计了健康状态信息提取的算法及软件;基于AXI-Lite寄存器参数配置设计了PL采集功能封装、加速功能封装的裸机软件;基于LWIP(Light Weight IP,轻量级网络协议)设计了以太网通信软件。完成了健康状态信息采集单元信号采集、信息提取、信息上传的软件研制工作。最后,测试与验证了健康状态信息采集单元的功能指标,同时给出了测试结果。模拟实验测试结果表明,该型火炮火力系统健康状态信息采集单元可满足PHM系统对健康状态信息高速采集、提取和上传的需求。
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