一种调距桨控制软件自动测试平台及方法与流程

本发明涉及一种调距桨控制软件自动测试平台，具体涉及一种可以解决调距桨装置控制软件测试需要大型机械液压台架配合，试验项目多、过程复杂、试验工艺难度大，持续时间长的问题，实现调距桨控制软件自动化测试的自动测试平台及方法。

背景技术：

1、调距桨装置可以根据船、机、桨的匹配关系，接收监控系统指令信号，经调距桨控制软件闭环运算，控制液压系统阀件有序动作，使液压油有序进入或排出桨毂油缸，桨毂活塞带动曲柄滑块机构使桨叶绕其转轴旋转，实现桨叶螺距的调节。

2、目前调距桨控制软件通常都需要在大型的机械、液压台架上人工开展软件测试，且测试项目较多、测试时间较长、测试成本较高、往往还需要多部门、多专业协同开展。现有的调距桨控制软件测试方法主要有以下问题：

3、(1)试验台架进度往往不能满足调距桨控制软件测试的进度需求，留给调距桨控制软件测试的时间通常较少；

4、(2)考虑到大型机械、液压台架的安全性，调距桨控制软件高强度、高负载、长时间运行的极限工况以及控制系统软件输入域和输出域的边界条件难以在台架上得到充分测试；

5、(3)调距桨控制软件测试通常由人工进行操作，测试结果与操作人员的技术水平密切相关，测试结果具有不稳定。

技术实现思路

1、本发明针对调距桨控制软件测试复杂、测试时间较长，需要人工执行测试，测试结果不稳定等问题，提出一套可适用于各型调距桨装置控制软件的自动测试平台及方法，切实提高调距桨控制软件的测试水平和测试效率。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种调距桨控制软件自动测试平台，包括上位机、下位机、信号转接模块和自动测试平台机柜，上位机，用于实现人机交互，进行自动测试管理和软件系统自动测试用例编制的环境；下位机，用于负责模型代码的实时解算和实现模拟量开关量的输入和输出控制，并通过ad、da、di、do现实接口与调距桨控制系统硬件接口真实连接，实现与调距桨控制软件的通讯联调测试；上位机与下位机之间通过以外网实现通讯，用于下发操作指令和上传接口信号。

3、进一步，上位机，用于进行自动测试管理和软件系统自动测试用例编制的环境，包括模型开发/编译、自动测试执行管理；上位机为一台计算机，供用户进行控制算法开发，并完成仿真测试的运行管理。

4、进一步，下位机为一台实时仿真计算机，由cpci机箱+cpu板卡组成，用于负责运行上位机下发的模型代码，并具备模拟量输出卡、模拟量输入板卡、开关量输入卡、开关量输出卡，向被测对象设备输出信号和采集信号。

5、进一步，信号转接单元，由滑动托盘、导轨、接线端子板、24v供电模块组成，用于信号接线。

6、进一步，自动测试平台机柜，用于将仿真机、信号转接单元以及用户的被测设备放置于机柜内部。

7、一种调距桨控制软件自动测试平台的设计方法，首先，对多型调距桨装置的控制软件的测试需求、性能需求、调距桨控制软件接口状态进行梳理，形成调距桨控制软件状态梳理表作为本发明的调距桨控制软件自动测试平台的设计输入；然后，对调距桨装置的液压系统和机械执行机构的进行分析建模，搭建调距桨控制系统半实物仿真系统；其次，采用“上位机-下位机“架构”搭建调距桨自动测试平台，上位机完成模型开发/编译、仿真试验运行管理和自动测试管理，下位机完成模型的实时解算，并通过真实的ad、da、di、do等接口与调距桨控制系统通讯；最后，在自动测试平台硬件上编制测试用例，实现调距桨控制软件自动测试功能。

8、进一步，调距桨控制软件接口状态梳理包括针对调距桨控制系统的输入输出接口进行梳理，得到包含“球阀已关闭”、“主油泵p1运行”、“零螺距指示”、“本地控制”、“闭环控制”、“电磁阀正车”、“螺距指令”、“螺距反馈”、“比例阀放大板控制信号”在内的接口状态梳理表。

9、进一步，对多型调距桨装置的控制软件的测试需求、性能需求进行梳理：根据调距桨装置工作原理和调距桨电控系统检验验收细则、调距桨电液联调试验大纲，梳理得到调距桨软件自动测试平台的软件测试需求如下：

10、a)球阀关闭状态监测

11、“球阀已关闭1”和“球阀已关闭2”两个开关量输入信号同时闭合时，输出“应急泵站已关闭”信号；

12、b)本地控制、备用控制和闭环控制模式切换

13、当电控系统收到“本地控制”信号输入时，则进入本地控制模式，输出“本地控制”模式信号；当电控系统未处于本地控制模式时收到“备用开关”信号，则进入备用控制模式，输出“备用控制”模式信号；当电控系统未处于本地控制模式和备用控制模式时，则进入闭环控制模式，输出“闭环控制”模式信号；

14、c)备用控制功能

15、当电控系统处于备用控制模式，收到“备用正车”信号且未收到“备用倒车”信号时，输出“电磁阀正车”和“卸荷阀”动作信号；当电控系统处于备用控制模式，收到“备用倒车”信号且未收到“备用正车”信号时，输出“电磁阀倒车”和“卸荷阀”动作信号；

16、d)主油泵切换功能

17、当电控系统收到“伺服泵压力开关”闭合信号，进行主油泵启停切换，输出“主油泵切换”信号；当电控系统收到“增速泵压力开关”闭合信号，且正在输出“卸荷阀”动作信号时，进行主油泵启停切换，输出“主油泵切换信号”；

18、e)零螺距指示功能

19、当电控系统收到的初始螺距反馈信号为11.98～12.02ma时，输出“零螺距指示”信号；

20、f)螺距表显示功能

21、当电控系统初始螺距指示电流为4～20ma时，“机旁螺距表”、“主机舱螺距表”、“架控台螺距表”输出－7.5v～7.5v的线性关系；

22、g)调距精度

23、在电控系统处于闭环模式下，测试电控系统在4ma-12ma、12ma-20ma、20ma-12ma、12ma-4ma、4ma-20ma和20ma-4ma调距过程的调距精度，初始螺距指令与初始螺距反馈误差小于0.05ma为满足调距精度要求；

24、h)调距时间

25、测试调距桨电控系统从全正车调节至全倒车和全倒车调节至全正车的调距时间，调距时间小于等于35s为满足调距时间要求；

26、i)极限工况测试

27、测试调距桨电控系统运行在-100％螺距到+100％螺距状态，每隔1分钟变换一次螺距指令信号，连续运行25小时，进行调距精度和调距时间测试，仍能满足要求，则为通过；

28、j)边界条件测试

29、测试控制系统软件输入域和输出域的边界条件，进行20.1ma和3.9ma螺距指令信号和螺距反馈信号、23.5v和24.5v开关量信号测试，4ma和20ma螺距指令信号和螺距反馈信号短时迅速切换测试，仍能正常进行调距，则为通过。

30、进一步，搭建调距桨控制系统半实物仿真系统：根据调距桨装置工作原理搭建液压系统主油路的比例阀模型、电磁阀模型、溢流阀模型以及机械部套件的桨毂油缸模型、配油器泄漏量模型，上述模型共同组成调距桨装置机械、液压部件模型，用于模拟实际的调距桨控制软件试验台架作为控制软件的控制对象，实现调距桨控制软件的充分测试，具体包括：

31、1)液压系统主油路搭建

32、根据液压系统工作原理，选取比例阀、电磁阀、和溢流阀的液压元件进行重点建模；

33、a)比例阀模型

34、结合相关元器件的样本资料和使用经验，对比例阀进行建模，比例阀的主阀阀口流量方程如下：

35、

36、其中，ql为通过主阀的流量，cd1为流量系数，w1为面积梯度；xv为阀芯位移，δp为阀口压力差值；

37、比例阀的控制电压为-10v～+10v，四个通道的开度s(x)与控制电压x的关系曲线下式所示：

38、p口与a口开度为：

39、

40、p口与b口开度为：

41、

42、a口与t口开度为：

43、

44、b口与t口开度为：

45、

46、b)电磁阀模型

47、电磁阀模型建模与比例阀建模原理相似，电磁阀为o型中位机能滑阀根据样本资料设置相关参数，进行建模；

48、c)溢流阀模型

49、结合相关元器件的样本资料和使用经验，对溢流阀进行建模，溢流阀的流量方程如下：

50、

51、其中，ql为通过阀口的流量，cd1为流量系数，w1为面积梯度；xv为阀芯位移，δp为阀口压力差值；

52、d)配油器泄漏量模型

53、配油器密封环处的间隙密封为浮环密封，间隙密封的泄漏量计算公式如下式所示：

54、

55、其中，ε为偏心率，e为偏心量。

56、一种调距桨控制软件自动测试方法，采用调距桨控制软件自动测试平台，包括以下步骤：a)测试执行人员在上位机搭建调距桨装置测试模型，并将模型导入到模型与测试管理软件；b)启动测试，上位机将调距桨装置测试模型代码通过以太网下发到下位机，执行代码，调用信号转换模块的i/o接口；c)信号转接模块通过导线与调距桨控制系统连接，完成信号交互；d)下位机根据上位机的自动测试用例指令，调用信号转换模块的接口接收调距桨控制系统的反馈信号，并通过以太网上传至上位机；e)上位机根据调距桨控制系统的反馈，进行软件自动测试结果的评判，并最终形成调距桨控制软件自动测试报告。

57、本发明的有益效果是：

58、通过使用本发明的调距桨装置控制软件自动测试平台，可以大幅提高测试效率和测试稳定性，验证调距桨控制软件在极限工况和边界条件下的稳定性，充分验证调距桨控制软件的技术性能，提高调距桨控制软件质量。