导弹电液伺服机构仿真装置研制

3 软件设计与实现

系统软件主要包括管理软件、主控软件、子机控制软件、通信软件、虚拟仿真软件、教学软件等。为提高编程效率，采用了模块化设计，如图6所示。



系统软件：本系统使用的计算机辅助测试软件是C语言和组态软件。C语言在Windows操作系统下不仅具有很强的图形处理功能，而且能对I/O接口的数据进行快速的读写，还可以直接控制计算机的接口，运行速度快，适于动态特性试验，而组态软件具有界面直观和操作方便的特点，适宜进行各种液压元件的稳态特性试验。

主控软件：主要进行操作过程和控制逻辑的仿真，主控程序和相应的硬件电路相配合，完成操作训练过程中各种开关量的采集、分析判断、输出控制，是保证操作模拟系统正常工作的核心软件。为确保编制效率，方便调试修改，控制主程序采用模块化设计，共分为：菜单模块、数据采集模块、逻辑运算与判断模块、开关量输出模块、模拟量运算模块和打印输出模块等，各模块之间采用数据耦合的形式，通过公共接口进行数据传输，在协调系统工作的情况下，有效保证系统运行速度。在整个操作过程中，会根据用户的操作自动在各显示界面跳转，并对数据进行自动判读，现象、状态均与真实界面一致。如果获取的操作逻辑与已存储的逻辑均不一致，系统会人为用户进行了误操作，停止硬件现象控制，所有状态恢复初始值，并在软件界面给出用户提示。菜单是电液伺服机构仿真系统进行人机交互的主要界面，菜单提供各种测试项目选择，程序退出也是由菜单选择控制的。事件处理部分采用逻辑原理仿真，对错误操作具有一定的容错性，保证了系统在操作出错情况下不会出现卡死现象。控制主程序流程图如图7所示。



通信软件：主要满足计算机与计算机之间、计算机与单片机之间以及网络通信要求。本系统的通讯方式主要包括以太网通讯和RS232串口两种类型。在设计时，同时考虑了号位硬件响应速度的不同，对RS232串口单独开辟线程，当需要响应时，以委托的方法向主进程发送请求，以协调不同的响应速度并防止程序线程栓塞。

故障诊断软件：在设备的硬件和软件上都有故障设置功能，来实现软、硬件一体化的故障设置及配套系统。硬件设置上留有故障设置开关，软件上建立故障库，用来训练操作号手分析、排除一般故障的能力，并把分析、排除故障的成绩记录，作为训练管理分系统的原始数据，为号手评定操作等级提供依据。

视景仿真软件：为了方便教学训练，电液伺服机构原理仿真系统加入了各设备的3D模型和系统的工作原理演示动画。利用虚拟现实技术，以虚拟动画和3D模型形式实现导弹电液伺服机构系统仿真，重现导弹电液伺服机构系统工作全过程，使参训人员能直观的了解到测试过程中的设备状态变化情况，弥补模拟操作真实感不强的不足。

4 结束语

本文研制的导弹电液伺服机构原理仿真装置综合运用现代控制技术、机电一体化技术和视景仿真技术，搭建了系统的硬件平台，建立了基于实体元件和虚拟视景相结合的复杂装备的物理仿真模型。系统集成了某导弹电液伺服机构及其测试的教学与训练功能，能够完成复杂装备外观结构展示、工作过程演示、工作原理学习、故障分析排除等科目，解决了导弹电液伺服机构元件多不宜认知、结构复杂难于拆解、工作过程涉及机电液一体化难于仿真等难题，拓宽了导弹武器复杂装备模型仿真的新思路。

该导弹电液伺服机构原理仿真装置既可代替实装进行分系统教学训练，又可进行操作流程的教学训练，还能够进行简单的故障分析排除教学训练，大大减少了导弹部队采用实战装备训练的次数，降低了教学训练费用，保证了教学训练时间，提高了导弹部队的教学训练效果，深受基层部队和相关院校的欢迎。

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