《学生作品之二》
基于LabVIEW的电机调速测控系统设计与实现
2003测控专业 李能 宋曦宁
一,设计思路
参加《自动控制原理》课题性行动研究,我选择题目为"基于LabVIEW的电机调速测控系统设计与实现",所要用到LabVIEW虚拟仪器这个软件平台,"软件就是仪器",应用LabVIEW实现仪器领域的新革命.首先,需要熟练掌握虚拟仪器LabVIEW这个软件的使用和设计方法,因为要运用这个软件实现仪器的虚拟化操作;其次,选择设计过程中所需要的硬件设备,例如PC机,电机,变频器,数据采集卡等等,比较实验室所具备的各种硬件设备,选择最合适的那一种;再者,是软件部分的设计,根据设计题目的要求,设计出能实现设计题目要求的软件应用程序,例如信号发生器的设计,信号的采集及PID处理;最后,把软件和硬件结合起来进行调试,达到采集波形和控制电机转速的目的.
图1.1所示为流程图


二,系统的设计和实现
本设计中需要通过LabVIEW设计出的程序实时控制电机的转速,首先需要设计出信号发生器,将编码器产生的信号输出到波形采集和计数模块.再将信号进行PID处理.
但是在数据采集和计数方面有两种实现的方法:一种是采用数字接口,另一种是模拟接口.这两种方法我都试过.无论是模拟还是数字,它们只是采集和计数模块不同,而其它模块是完全相同的.
1数字计数系统的设计
采用数字接口最大的优点就是,由于它是硬件计数,实时性很强,所以当信号频率比较高时,它也可以准确的计数,但最大的缺点就是对输入的信号要求很高,有一点干扰都会对结果造成很大影响.一个数字系统包括:信号发生器,鉴相模块,采集计数模块,PID控制模块,以下是总的系统程序设计图
图1.2 系统程序框图
系统的程序设计完成后,将系统进行了实际调试,调试结果如下图所示
图1.3 电机2转速度控制曲线
从系统的调试结果来看,效果还是比较理想的.
2 在设计过程中遇到的问题与解决的方法
(1)在做采集来自光电编码器的信号时,由于采用了普通的细线作通迅线,采到的信号受到电动机及变频器的干扰,采到的波形较差,改用了屏蔽线接电后,减小了大部分干扰及毛刺.
(2)用屏蔽线后,采到的信号质量仍较差,信号电压量较低,因此在信号输入
端口处接了一个上拉电阻.大大提高信号的质量,可以从示波器上看到较正规的
脉冲波形.
(3)在用数字口计数的时候,遇到一个十分难解决的问题,就是从数字口进来的信号具有十分大的干扰,高电平具有十分多的毛刺噪声.严重影响了计数的准确性.可以夸张的说我的毕业设计几乎是围绕怎么解决这个干扰这个关键问题而努力,为了解决这个问题我不断尝试不同的方法,最终,解决了问题.
通过这次行动研究,对我们的帮助很大,首先,加深了对《自动控制原理》课程的理解,同时在设计中,体会到掌握课程原理与实际应用对工科学生的重要性,在解决实际问题时需要将我们所学过的相应课程联系起来真正实现综合运用,遇到问题老师的实时指导和同学之间的相互合作,让我们学会了自主-协作学习这种好方法.
教师点评:
本课题的目的是通过实际课题的设计和实现的过程中竟一部加深对《自动控制原理》的基本概念的认识和理解,课题实际设计和调试中涉及同学们学过得多门课程这样可以实现真正意义上的综合应用,让同学们在实践中学会自主—协作性学习.
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信号发生器
电机
变频器
PID模块
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编码器
速度采集
图1.1 系统控制流程图