Plataforma para sistemas de teste de atuadores de aeronaves

"O projeto modular do sistema oferece o mais alto desempenho, com níveis superiores de escalabilidade e upgrade. Essa estrutura reduziu em 70% nossos esforços de desenvolvimento, teste e integração de software."

- Balaji PK, Moog India Technology Center

O desafio:

Desenvolver uma plataforma de teste de software (STP) rápida, flexível, confiável e de fácil upgrade e manutenção para o teste de sistemas de atuadores de voo, além de um sistema de teste automatizado capaz de realizar simultaneamente a aceitação e o teste de qualificação para várias unidades sob teste e controlar conjuntamente os sistemas de atuadores e carga aerodinâmica com precisão, em tempo real e dentro de limites rígidos.

A solução:

Usar a poderosa combinação do NI LabVIEW, NI TestStand e NI VeriStand para desenvolver um executivo de teste (TE) sofisticado, que executa etapas de teste escritas em qualquer linguagem de programação, além de projetar uma plataforma de teste de hardware modular, reconfigurável e robusta, o console de teste eletrônico (ETC), usando a tecnologia NI PXI com uma controladora de tempo real para testar vários sistemas de controle em paralelo, reduzindo custos e economizando espaço.

Autor(es):

Balaji PK - Moog India Technology Center
Joesamuel S - Moog India Technology Center
Kumar B - Moog India Technology Center

 

 

A Moog Inc. é uma empresa multinacional que projeta, fabrica e integra produtos e sistemas de alta precisão para o controle de movimento. O Moog Aircraft Group é um dos líderes de mercado do projeto e integração de sistemas de atuadores de aeronaves. A Moog India Technology Center (MITC) Pvt. Ltd., localizada em Electronics City, Bangalore, é uma subsidiária da Moog Inc., dos EUA. A MITC projeta e testa sistemas de atuadores de voo comerciais para as principais fabricantes de aeronaves comerciais. Nós projetamos uma plataforma de hardware e software comum para o teste de diversos produtos aeroespaciais.

 

Nossa meta era fornecer soluções para os sistemas que combinassem recursos abrangentes de projeto, integração e certificação com conhecimentos técnicos sem igual sobre sistemas e componentes. Nós estamos qualificados de maneira única para criar soluções otimizadas para as metas do cliente de  custo, peso, confiabilidade, segurança e desempenho.

 

 

Plataforma de teste de software

A Moog projetou e desenvolveu seu sistema usando o NI LabVIEW, NI TestStand e o NI VeriStand. O projeto modular do sistema oferece o máximo desempenho, com níveis superiores de escalabilidade e upgrade. Essa estrutura reduziu em 70% nossos esforços de desenvolvimento, teste e integração de software.

 

O executivo de teste (TE) é um modelo de processo sequencial customizado do NI TestStand que cria, edita e executa etapas de teste escritas em qualquer linguagem de programação. Ele apresenta flexibilidade no sequenciamento de etapas de teste usando opções de loop, ações prévias / posteriores e expressões do NI TestStand Sequence Editor. O TE gera relatórios de teste automaticamente em formatos pré-definidos. O NI TestStand também possui uma opção que permite o processamento em paralelo e batch, além de procedimentos simples de inicialização e desativação de hardware.

 

O TE também utiliza o NI VeriStand para importar algoritmos de servocontrole e modelos de simulação de voo criados em diferentes ambientes de software. As aplicações de controle de tempo crítico foram implementadas em um target de tempo real da National Instruments. O NI VeriStand possui uma opção que monitora e interage com essas tarefas através de uma interface de usuário editável no run-time, que oferece muitas ferramentas úteis para forçar valores, monitorar alarmes, calibrar E/S e editar perfis de estímulo.

 

Os dados de teste são analisados com o auxílio do software NI DIAdem. Extensos volumes de dados podem ser plotados e analisados com o Technical Data Management Streaming. O TE tem uma arquitetura flexível, capaz de acomodar as instalações e satisfazer os requisitos do teste aeroespacial.

 

 

A seguir, apresentamos alguns dos principais utilitários LabVIEW para o TE:

  • Sequenciador de testes: Usando o TE, o usuário pode criar, editar e ordenar sequências de execução conforme os requisitos do cliente. Usuários autorizados podem editar, liberar e revogar quaisquer instruções de trabalho. No ambiente de produção, apenas as instruções de trabalho liberadas (aprovadas) podem ser acessadas pelos técnicos, o que ajuda a evitar erros humanos. Operadores com privilégios podem iniciar, interromper, reiniciar, testar novamente e abortar a sequência de testes.
  • Gerador de relatórios: O módulo de geração de relatórios do TE oferece a vantagem de gerar e salvar os relatórios de teste em diversos formatos (MHT, HTML, XML, ARC, .bin e .xls).
  • Gerenciador de configuração de hardware: O TE utiliza uma camada de abstração de hardware para isolar dependências dos módulos de software. A linkagem dinâmica permite o uso de diferentes dispositivos de hardware sem quaisquer modificações no código fonte.
  • Calibração: O TE oferece calibração interna para diversos tipos de transdutores e sensores conectados ao sistema de teste.
  • Análises estatísticas: O TE gera arquivos de resultados compatíveis com funções de processos estatísticos para monitorar e controlar o processo de fabricação. Podendo detectar e medir as fontes de variação, você pode tratá-las. Corrigindo as variações, você pode reduzir o desperdício na produção e aumentar a qualidade do produto que chega ao cliente.
  • Sistema de gerenciamento de dados de teste: O TE gerencia planilhas de dados de teste em um servidor comum com a interface web. Isso ajuda a manter e recuperar rapidamente planilhas de dados de teste em qualquer parte do mundo.
  • Sistema de ajuste de controle proporcional integral derivativo: O TE tem seu próprio algoritmo de ajuste de sistema. Esse recurso ajuda a ajustar sistemas complexos em um tempo mínimo.
  • Outros recursos importantes do TE: O TE também possui um módulo de painel de controle hidráulico (HCP), gerenciamento de conta, gerenciamento de memória e uma interface de comunicação com o computador de controle de voo (MIL-STD-1553 e ARINC 429).

 

 

Plataforma de teste de hardware

ETC é o equipamento de teste automatizado proprietário da MOOG. O ETC é formado por uma controladora de tempo real, um sistema multifuncional de aquisição de dados, condicionadores de sinais, demoduladores de sinais com transformador diferencial de variação linear (LVDT) programável, interfaces de comunicação de voo, fontes de alimentação programáveis, multímetros digitais e scanners de hardware. Nossos ETCs de última geração foram criados para o teste em paralelo de vários sistemas de atuação, com o auxílio de uma controladora quad-core de tempo real NI PXI, que reduziu o principal custo dos equipamentos de teste com relação ao nosso ETC de primeira geração.

 

O ETC utiliza controladoras de tempo real da National Instruments para oferecer um desempenho determinístico e confiável. As controladoras embarcadas NI PXI-8196 e NI PXI-8110 são usadas para controlar o sistema de servocontrole hidráulico com o sistema de atuação de carga. Os atuadores desse sistema podem ser controlados por malhas abertas e fechadas. O algoritmo de controle customizado da Moog oferece maior controle sobre esse sistema de atuação. Esse algoritmo de controle foi desenvolvido no target de tempo real.

 

O sistema de aquisição de dados foi projetado com dispositivos multifuncionais de aquisição de dados da NI para amostrar dados provenientes de diferentes sensores e transdutores conectados ao sistema de teste. Um dispositivo de hardware demodulador de sinais com LVDT programável foi criado com placas FPGA da National Instruments. Switches da National Instruments foram utilizadas para a varredura do hardware e a conexão de qualquer entrada a qualquer saída, individualmente ou em conjunto.

 

Em um voo real, a comunicação entre o computador de controle de voo (FCC) e o atuador é estabelecida pelos protocolos de comunicação ARINC e MIL-STD-1553. Módulos PXI de outros fornecedores com canais de dados de visualização no padrão MIL-STD-1553 foram usados para simular a comunicação entre o FCC e os atuadores. Módulos PXI de outros fornecedores controlam os motores hidráulicos. O ETC controla as fontes de alimentação programáveis por GPIB. Controladores lógicos programáveis (CLPs) são usados para o controle do HCP. O ETC se comunica com o PLC através do OLE para o controle do processo.

 

As vantagens dos produtos da National Instruments

Os produtos da National Instruments nos ofereceram muitas vantagens. A National Instruments oferece hardware confiável e robusto, o que nos ajudou a projetar sistemas de aquisição de dados e controle que funcionaram perfeitamente. Os drivers de hardware da National Instruments oferecem o mais alto nível de flexibilidade e controle sobre o hardware. O ambiente de programação gráfica nos economizou muitas horas de desenvolvimento, depuração e integração do sistema. Além disso, o recurso Idea Exchange dos fóruns da NI nos ajudou a atingir nossas metas dentro do prazo.

 

Informações sobre o autor:

Balaji PK
Moog India Technology Center
Moog India Technology Center, Plot No 1, 2 & 3, Electronic City
Bangalore
India
Tel: +91-9663133991
pbalaji2@moog.com

Figura 1. Sistema de atuação da MOOG para o Boeing 787 Dreamliner
Figura 2. Tela principal do Executivo de Teste
Figura 3. Editor de sequência
Figura 4. Visão frontal do console de teste eletrônico