基于FPGA的飛機(jī)起落架典型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，飛機(jī)結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)已經(jīng)取得了一定的研究成果，然而針對(duì)起落架典型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)卻鮮有研究，而且傳統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)通常是基于PC機(jī)進(jìn)行信號(hào)產(chǎn)生與分析處理，為了便于實(shí)際工程應(yīng)用，本文提出了一套可脫離PC機(jī)的新型便攜式健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及一種新型的傾角傳感器。健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用軟硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式以及激勵(lì)-響應(yīng)的監(jiān)測(cè)模式，利用特定的激勵(lì)信號(hào)通過(guò)壓電片對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行激勵(lì)，同時(shí)接收響應(yīng)信號(hào)并以功率譜峰值作為特征參數(shù)，與健康狀態(tài)進(jìn)行比較，從而自動(dòng)識(shí)別結(jié)構(gòu)的

2、損傷并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。傾角傳感器通過(guò)FBG光柵感受因結(jié)構(gòu)傾角改變而引起的等截面梁彎曲變形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)傾斜角度的測(cè)量。
　　首先，本文論述了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)以及飛機(jī)起落架典型結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求，提出了基于直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）的FPGA健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并從不同角度說(shuō)明了該套系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)意義。同時(shí)針對(duì)結(jié)構(gòu)姿態(tài)角的監(jiān)測(cè)，分析了各種傾角傳感模型的優(yōu)缺點(diǎn)，指出了新型傾角傳感器的研制及其應(yīng)用的必要性。隨后分析了DDS實(shí)現(xiàn)任意激勵(lì)信

3、號(hào)產(chǎn)生的基本原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并探討了利用FPGA實(shí)現(xiàn)DDS的可行性。
　　其次，在QuartusII開(kāi)發(fā)平臺(tái)上研究并設(shè)計(jì)了基于DDS的FPGA監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件模塊，主要包括輸入輸出(I/O)模塊、控制模塊、激勵(lì)信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊和峰值判別與報(bào)警模塊。另外，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)對(duì)激勵(lì)信號(hào)的不同需求，研究并設(shè)計(jì)了任意激勵(lì)信號(hào)數(shù)據(jù)產(chǎn)生軟件界面。通過(guò)該軟件界面獲得的監(jiān)測(cè)所需激勵(lì)信號(hào)數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入FPGA的激勵(lì)信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊中，從而實(shí)現(xiàn)基于DDS技