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基于虚拟仪器的模拟加载测试系统设计

作 者: 王剑波
导 师: 单梁
学 校: 南京理工大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 虚拟仪器 加载系统 LabVIEW 随动系统
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 56次
引 用: 2次
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内容摘要


为了使随动系统在实际工作过程中有更好的表现,研究随动系统的负载特性,模拟实际运行中的各种负载是很有必要的。以往很多测试系统都是基于传统仪器设计的,随着计算机技术的不断发展,虚拟仪器由于其功能灵活、构建容易,已经被广泛的应用,是传统仪器的一次巨大变革。本文将利用虚拟仪器技术实现一套具有力矩负载模拟功能的加载测试系统。论文首先总结了加载技术和虚拟仪器的发展情况并分析了几种常用的加载方式。结合本系统实际的负载特性,本文给出了加载测试系统的整体设计方案,并在此基础上完成了加载测试系统的上位机和下位机(加载控制器)的设计。上位机采用虚拟仪器来实现,有利于复杂数据和波形的显示、输出。上位机的硬件平台选用PXI机箱搭建,PXI总线系统运行速度快、体积紧凑、抗干扰性强,能够很好的完成实时数据采集和输出功能。上位机软件开发平台选用NI公司的LabVIEW软件编写,界面直观,操作方便,功能完善,人机交互性强。能够实现指定位置加载、指定波形加载、指定周期加载等复杂加载形式。加载控制器作为系统的下位机,实现了与上位机的对接和对上位机加载指令的处理,最终把加载指令送给电机驱动器实现各种加载控制要求。加载控制器是以TMS320LF2407A芯片为核心设计完成的,其主要功能有两方面:一是完成对随动状态信息的采集,实现与上位机的通信。二是对数据采集卡从上位机采集的加载指令进行处理,送给电机驱动器完成加载。最后本文进行了实际的调试工作,对加载的可行性和精确性进行了测试,结果表明加载方案的设计是合理和可行的。本系统可以按要求完成各种加载波形,对于检验随动实际工作的特性提供了有效的实验手段。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题背景和研究意义  7
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  7-11
    1.2.1 加载测试系统的研究现状  7-10
    1.2.2 虚拟仪器的研究现状  10-11
  1.3 任务的来源和主要技术指标  11
  1.4 论文的主要工作及内容安排  11-13
2 加载测试系统的总体设计方案  13-23
  2.1 技术方案  13
  2.2 随动系统负载特性的分析  13-16
    2.2.1 摩擦力矩  13-14
    2.2.2 不平衡力矩  14-15
    2.2.3 干扰力矩  15-16
  2.3 LabVIEW和各总线的集成实现测试系统分析、比较  16-18
  2.4 加载测试系统总体设计方案  18-19
  2.5 加载测试系统的上位机设计  19-20
  2.6 加载控制器的设计  20-21
  2.7 本章小结  21-23
3 基于虚拟仪器软件的上位机设计  23-41
  3.1 上位机硬件的设计  23-25
  3.2 上位机软件的设计  25-38
    3.2.1 程序设计的流程图  25-26
    3.2.2 上位机软件的功能  26
    3.2.3 典型加载波形的产生  26-38
  3.3 串口通信的实现  38-40
    3.3.1 LabVIEW中串口通信功能函数  38-39
    3.3.2 LabVIEW串口通信的步骤  39-40
  3.4 本章小结  40-41
4 加载控制器的设计  41-53
  4.1 TMS320LF2407A最小系统的设计  41-46
    4.1.1 TMS320LF2407A电源的设计  42-43
    4.1.2 时钟电路设计  43-44
    4.1.3 复位电路设计  44
    4.1.4 JTAG仿真模块  44-45
    4.1.5 外部存储器设计  45-46
  4.2 串口通信模块  46-48
  4.3 光电隔离模块  48-49
  4.4 信号调理模块  49-50
  4.5 加载控制器的软件设计  50-53
5 调试结果分析  53-69
  5.1 系统输出测试  53-66
    5.1.1 摩擦力矩(静阻力矩)的测试  54-55
    5.1.2 正弦波测试  55-58
    5.1.3 单向三角波测试  58-60
    5.1.4 单向矩形波的测试  60-62
    5.1.5 双向矩形波的测试  62-64
    5.1.6 双向三角波的测试  64-66
  5.2 系统加载测试  66-68
    5.2.1 系统在斜坡30°/s时的响应  66-67
    5.2.2 系统正弦信号的响应  67-68
  5.3 本章小结  68-69
6 总结与展望  69-71
  6.1 总结  69-70
  6.2 展望  70-71
致谢  71-73
参考文献  73-75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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