引言
伺服机构是航天运载火箭控制系统推力矢量控制执行机构，属于控制系统重要单机，接收箭载计算机位置指令信号，然后通过电液功率转换实时推摆发动机喷管，实现火箭飞行姿态控制。
伺服机构自动化测试系统（以下简称测试系统）借助于计算机、通信和电子电路技术，对用于不同型号火箭的各类伺服机构进行自动化性能测试，并将实时测试参数实施监测和存储，对测试性能参数进行自动判读，提高性能测试质量，确保被测伺服机构产品工作可靠性。测试系统分析设计
1测试系统硬件设计
为了保证整套系统的协调性和美观性，测试系统启动机箱尺寸大小与测控机箱尺寸、颜色完全一致。启动机箱控制给产品供电的dc电源和中频电源的通断。机箱内使用数字电压表头检测电压，利用测控机箱内的电源信号调理模块和多功能数据采集卡的ad进行数据采样存储。同时机箱还对供电电源的过压和过流进行监测和保护控制。
测控机箱通过遥测电缆对伺服机构ⅰ、ⅱ、双向（ⅰ、ⅱ冗余）的相应信号进行监测、处理，并通过控制电缆完成对伺服机构的控制驱动。内部含有4个功率放大模块、2个信号转换模块、电源处理模块，3块多功能数据采集卡（含有ad/dadio功能，型号分别为6232、6230、6232），此外还安装了pxi零槽控制器。测控机箱组成框图如图1所示。
测试系统不仅满足非冗余伺服机构在空载、大泵负载、负载状态下的测试需求，而且还要满足冗余伺服机构在空载、大泵负载、负载状态下的测试需求。在冗余伺服机构测试状态下，产品需进行一冗余、二冗余的故障测试及三冗余的性能测试，冗余控制框图如图2所示。4块功率放大输出卡为多功能卡6232的do输出调理电路，通过对继电器开合控制，从而对伺服机构余度状态下性能进行检测，实现模拟故障状态下测试功能。
功率放大输出卡：主要用于伺服机构反馈电位器的电源供电及伺服阀线圈的电流供电，并拥有闭环开环两种功能。由于负载为感性负载，功放电路具有较大余量的电压和电流，并增加相应的过载保护。
电源信号调理卡：主要用于对供电dc电源和中频电源的电流进行信号转换，并进行过压、欠压、过流保护，由于dc电源和中频电源在启动机箱中已经经过霍尔传感器的转换，信号已经为电压信号，故该卡主要完成电压信号放大。
信号调理卡1：主要用于为伺服机构充气压力传感器、油面电位器、入口压力传感器遥控电压提供精准的参考电压源。电压源电压可调且有一定功率，该板卡中采用电源管理芯片完成信号调理。
信号调理卡2：主要用于为充气压力传感器、油面电位器、入口压力传感器的遥测电压信号进行调理，以满足多功能卡62321ad采样电路接口的要求。同时完成对各级伺服机构控制信号、采集信号的切换。
2测试系统软件设计
软件安装的驱动及插件模块有：daqmx9.4、reportgenerationtoolkit、databaseconnectivitytoolkit。
软件采用动态加载模块化的方式设计，模块是构成软件的一部分，是具有独立功能，具有一致的输入、输出接口的单元。模块化的软件设计结构可以提高软件质量、缩短开发周期。大量重用已有的经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高软件的可靠性。模块实现软件功能的分离和隔离，使问题的发现和设计的改进变得容易，模块实现功能的抽象和实现分离，使设计人员容易掌握软件全局，同时设计人员可以屏蔽掉与本领域无关的细节，从而关注更高层次的设计逻辑。模块功能的独立性和接口的一致性，使模块研究更加专
业化和深入，可以不断通过升级自身性能来提高软件的整体性能和可靠性，而不影响到软件中的其他模块。
软件各个模块设计完成后，各个测试项目独立调用多功能板卡do输出、多功能板卡ad采样、多功能板卡ao输出模块（以上3个模块简称硬件模块），各个测试项目之间没有任何耦合性，硬件模块之间也没有耦合性。多功能板卡do输出模块通过队列方式接收指令，可接收产品类型+测试状态+开环/闭环的指令，然后按照指令操作相应的硬件操作。输出完成后，该模块发送完成消息给caller。多功能板卡ao输出模块通过队列方式接收指令，可接收电流值+直流、电流值+交流+频率+信号类型、电流值+交流+频率+信号类型+载波电流值+交流+频率的指令，输出完成后，该模块发送完成消息给caller。多功能板卡ad模块通过队列方式接收指令，可接收原始数据的指令。输出完成后，该模块发送完成消息给caller。硬件模块的功能可根据需求增加，测试项目与硬件模块之间的测试消息也可根据需求不断变化。模块的扩展不受限制。
软件读入配置文件，初始化硬件后，多功能板卡do输出、多功能板卡ad采样、多功能板卡ao输出模块自行启动，其中多功能板卡ad采样实时采样测试数据，其他两个模块等待接收测试项目的命令。
自检项目在其他测试项目测试之前运行，保证测试系统的硬件运行正常。自检项目对各个硬件模块通道作性能检查，并通过硬件模块的状态反馈值来判断硬件模块通道是否合格。发生错误时，则停止对整个模块的自检，进行硬件调整。待系统自检正常后，才进行其他项目的测试。
各个测试项目测试流程基本参照伺服机构试验要求和方法进行。连续测试项目为伺服机构的性能测试，其他测试项目为伺服机构的老练测试。软件中的笔录仪模块在软件开始测试时自行记录测试过程中的所有数据。测试数据实时保存在用户指定的文件名和路径中。 测试系统实现
1测试系统硬件实物
测试系统硬件实物如图4所示。最下方为启动机箱，中间为测控机箱，上方为打印机，右侧为显示器和鼠标键盘。测试系统中的显示器及鼠标键盘均可用触摸式液晶屏代替，液晶屏嵌于测控机箱中，但考虑到系统使用环境多变，使用现场情况复杂，本系统使用外接鼠标键盘及显示器的方式，方便系统维护和使用。增强系统的可靠性。
2测试系统软件界面
测试系统软件界面如图5所示。测试软件中间位子面板，用户点击不同的测试项目时，相应的测试界面便在中间显示。软件上方为伺服机构测试过程中需要实时查看的测试数据。此软件下方分别显示了软件操作过程，伺服机构测试状态和通电时间。
3笔录仪回放界面
软件测试完成后，可在笔录仪测试界面下回放历史数据。回放界面的左半部分为测试数据保存的名称，右半部分曲线根据左半部分的选择来显示。显示曲线可放大缩小，也可自行导出。
结论
本文基于pxi总线设计的伺服机构自动化测试系统，主要完成了硬件平台的搭建、信号调理设计、功率放大设计和电源调理设计，同时开发测试系统软件。系统满足了一级、二级、双向冗余伺服机构和一级、二级、双向非冗余伺服机构产品在空载、负载、大泵空载测试条件下的测试需求。系统运行稳定、安全、可靠，为伺服机构产品测试和事后数据分析、数据追溯提供依据和保障。
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