一种多线程控制雷电试验箱多电极运动系统及方法与流程

本技术涉及雷电试验，尤其涉及一种多线程控制雷电试验箱多电极运动系统及方法，用以检测、模拟在户外工作的电子电器产品对不同环境下对雷电的抗冲击性能。

背景技术：

1、随着现代高科技行业的快速发展，电子设备和信息系统在各行各业的应用越来越广泛，雷电效应对这类设备的安全性和稳定性的影响也日益突出。为了预防雷电可能带来的潜在风险，确保高科技系统的稳定运行，进行雷电试验成为了必要的技术手段。

2、在雷电试验中，为了研究物体对雷电环境的适应性和抗干扰能力，通常需要对物体进行不同频率、不同电压等多种条件下的雷击测试。然而，传统的雷电试验箱通常只配备单一电极进行测试试验，这会往往存在如下缺陷：

3、首先，单一电极测试的缺陷在于其无法模拟真实雷电环境中多个电流通道的情况。实际雷电环境中，电流往往通过多个路径流入大地或物体，而单一电极无法同时模拟多个电流通道，从而使得测试结果与实际环境相差较大。此外，由于雷电环境的复杂性和不确定性，单一电极的测试结果往往缺乏可比性和可重复性，给科研人员带来很大的困扰。

4、其次，传统的雷电试验箱在模拟雷电环境时存在较大的局限性。通常情况下，这些试验箱只配备单一电极来模拟雷电环境。这种做法的缺陷在于无法全面覆盖不同位置和场景下的测试需求。由于电极位置不合适或与物体之间的距离不够，可能会导致测试结果的准确性下降。此外，由于单一电极无法模拟真实雷电环境中多个电流通道的情况，使得传统试验箱的测试结果与实际环境相差较大。

5、现阶段，除上述现有因素以外，多电极运动系统的实现需要解决的技术问题也较为复杂。其中，多电极的同步运动和精确控制是技术难题之一。每个电极都需要实现精确的定位和运动控制，以确保试验的准确性和可重复性。

6、为了解决上述问题，本技术提出了一种基于多线程控制的雷电试验箱多电极运动系统的解决方案。该方案通过引入多线程控制技术，实现了对多个电极的精确控制，提高了测试的灵活性和精度。同时，通过硬件和软件的结合，实现了对多个电极的同步和精确控制，满足了现代高科技行业对雷电试验的需求。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种多线程控制雷电试验箱多电极运动系统及方法，为解决现有技术中单一电极无法模拟真实雷电环境的情况，并通过多个高压电极在雷电试验箱内沿直线移动，形成以圆形面为雷击通道的受试面积，增加了雷击试验的受试面积，以更加全面地评估雷电对试验对象的影响。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、本技术的多线程控制雷电试验箱多电极运动系统包括雷电试验箱主体，在所述雷电试验箱内部顶部设置有多个电极轨道，所述电极轨道长度相等，中心点相重合连接，多个所述电极轨道按照相同角度进行周向排列，且每个所述电极轨道上有且只有一个高压电极，各所述高压电极分别连接到电源和控制系统，通过所述控制系统控制各所述高压电极分别在各自对应的所述电极轨道上沿直线移动，用于形成以圆形面为雷击通道的受试面积，同时根据预设的试验条件和要求调整各所述高压电极在被测物表面的移动速度和电流强度。

4、其中，所述控制系统包括控制界面模块、运动控制模块、线程管理模块、传感器模块、安全保护模块、故障检测与容错处理模块；

5、所述控制界面模块提供人机交互的界面，用于设置和调整雷电试验的参数；所述控制界面模块通过与所述运动控制模块、所述线程管理模块、所述传感器模块、所述安全保护模块、所述故障检测与容错处理模块进行数据交互，将用户的指令传递给相应的模块；

6、所述运动控制模块用于控制所述高压电极的移动，根据输入的指令或参数，通过调节所述高压电极位置实现不同雷击区域的形成；

7、所述线程管理模块用于管理不同线程的执行顺序和时间，通过控制所述运动控制模块控制所述高压电极的位置和移动速度；

8、所述传感器模块用于检测和监测所述高压电极的位置和电流强度；所述传感器模块向所述控制界面模块反馈当前检测到的所述高压电极的位置和电流强度信息；

9、所述安全保护模块用于检测所述高压电极位置是否超出范围、监测电流是否过大；所述安全保护模块与所述传感器模块和所述控制界面模块进行数据交互；

10、所述故障检测与容错处理模块用于接收所述传感器模块的故障报警信息，以及控制所述运动控制模块处理相关故障。

11、所述线程管理模块对应所述高压电极数量创建相应数量的线程，每个所述线程控制一个所述高压电极。

12、所述高压电极在对应的电极轨道上可进行垂直升降和水平移动，用于调整所述高压电极与被试对象之间的距离。

13、基于多线程控制雷电试验箱多电极运动系统实现的多电极运动方法包括：

14、s1：获取所述高压电极的初始位置，根据系统预设的目标位置，启动对应线程，计算各所述高压电极到目标位置待移动距离，并确定各所述高压电极在相同时间下的各对应速度，用于以同时移动至目标位置；

15、s2：根据所述待移动距离和所述对应速度，移动所述高压电极，直到所述高压电极移动至目标位置，线程控制其对应所述高压电极停止移动。在s1中，所述待移动距离利用公式（1）进行计算：

16、e=sqrt((x_target-x_current)2+(y_target-y_current)2)   （1）

17、其中，e为高压电极到目标位置的待移动距离，x_target和y_target分别表示目标位置的横坐标和纵坐标，x_current和y_current分别表示当前位置的横坐标和纵坐标。

18、利用pid控制算法计算各所述高压电极在相同时间下的各对应速度，如下：

19、v = kp * e + ki * ∫e dt + kd * de/dt     （2）

20、其中，v为高压电极的移动速度，kp、ki和kd为pid控制器的参数，e为高压电极到目标位置的待移动距离，de/dt为待移动距离的变化率，∫e dt为待移动距离的积分项。

21、在所述s2中，各所述高压电极在移动过程中遵循就近移动，且各高压电极在移动中不会在所述电极轨道连接点发生碰撞。

22、本技术的技术方案的有益效果：1)通过本技术中的多电极移动方法，可以更准确、更全面地模拟雷电环境，从而提高被测产品的测试精度和可靠性。根据电极的位置信息和运动轨迹数据，创建相应数量的线程，利用互斥锁、信号量等机制实现线程之间的同步与协同，从而实现多个电极的同时控制。同时，通过巧妙地设计线程执行顺序和死锁检测与恢复机制，可以保证多线程控制雷电试验箱多电极运动系统的正确性和稳定性。2)通过多个高压电极在雷电试验箱内沿直线移动，形成以面为雷击通道的受试面积，增加了雷击试验的受试面积，从而可以更加全面地评估雷电对试验对象的影响；控制系统根据实时监测到的电流、电压等参数调整电极的运动速度和电流强度，提高了雷电模拟的准取性和可靠性。通过记录电极运动轨迹和电流、电压等参数的变化，方便对雷电放电过程进行分析和研究。3）本技术通过将电极轨道进行周向排布，且所有电极轨道的中心重合，多个高压电极在对应的电极轨道上进行直线运动，该方式降低了高压电极之间的相互影响，减少了高压电极之间的碰撞几率；其次，高压电极只进行直线运动降低了移动控制难度，同时，还能够通过协调控制实现多区域，面积大小可调的雷击区域。