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1、基于LabView的试验装置测控系统的设计及实现李力,耿军晓(中南大学机电工程学院,湖南长沙410083)摘要:结合试验系统测试目的和动力系统特点,采用PID控制算法,开发了基于LabView的自动测控系统,实现系统精确测试和闭环控制。实测证明构建的系统正确、使用的技术方法可行,达到了比较理想的效果。关键词:LabView,测控系统;PID闭环控制中图分类号:TP273+.5文献标识码:B0引言1系统的组成结构及工作原理LabView是实验室虚拟仪器集成环境试验装置测控系统的硬件包括基础硬件(LaboratoryVirtualInstrumentEnginee
2、ring和外围硬件,基础硬件平台选用研华工业控Warkbench)的简称,是美国NI公司推出的制计算机,作为硬件系统的核心,集中控制试虚拟仪器开发平台软件,具有简洁的图形化验系统的信号采集、分析计算、过程控制以及编程环境和强大的功能。广泛应用在数据采数据存储;外围硬件则主要实现信号的采集集与控制、信号处理、数据显示、数据分析、过与处理功能,它包括外置的传感器、信号调理程监控等领域。LabView与其他计算机语言电路、多功能数据采集卡和计算机内置卡槽的显著区别是:其他计算机语言都是采用基等。信号采集与处理系统是虚拟仪器系统中于文本的语言产生的代码行,而LabVi
3、ew使最重要的部分。其功能和性能直接影响虚拟用图形化编程语言G(GraphProgramming)编仪器测试系统的测试速度和测试精度。本系写程序,产生的程序是框图的形式。利用统的信号调理电路主要为信号调整电路(整LabView,可以通过交互式的图形化前面板来形、滤波)。多功能数据采集卡是本测试系统控制系统,并直观显示所得结果,被视为一个外置硬件的核心部分。标准的数据采集和仪器控制软件。近年来,基考虑采样频率、输入精度、A/D转换速于LabView的测控系统广泛应用于工业生度与分辨率等技术指标,采用研华公司的产、实验测试和科研教学的各个领域,并且取PCI-171
4、0HG型数据采集卡。该采集卡包括得了许多重要成果。16路模拟输入通道,2路模拟输出通道,16作者简介:耿军晓,男,(1979—),河南郑州人,硕士研究生,主要研究方向为海底作业车在海底稳定行走机理实验设计与研究。李力,女,(1964—),湖南益阳人,教授,主要研究方向为机电一体化和海洋技术研究。凿岩机械气动工具,2006(2)23个数字I/O和2个计数/定时器,采用PCI大批量无遗失地传输数据,实现了多功能总线控制,最高采样频率为100kHz,完全的数据采集和传输。变频器采用惠丰电子可以满足试验装置测试系统的需要。PCI-有限公司生产的F1500-G0055T
5、3B型变频1710HG型数据采集卡的模拟输入部分由器,三相异步电机额定功率5.5kW,型号为模拟通道开关、缓冲放大器、A/D转换芯Y132S-4,控压变送器量程为500kg,位移片、通道控制电路、数据接口电路、A/D触传感器量程为1m。测控系统的组成框图发电路组成,能连续、高速地获取数据,并如图1所示。图1试验系统组成框图首先根据试验系统设定试验台转速,在上位机中选定输出的数据信号,通过数据采集卡将工控机输出信号通过D/A转换,并输出电压信号给变频器的控制端子,变频器通过自身已设定的V/F控制参数确定变频器主回路输出电流频率并输出给三相异步电机,然后通过减速机
6、带动试验台,在试验系统运转的同时完成控压及位移数据的测试并将模拟信号传输给工控机。再由工控机完成数据处理、实时显示和存储。并计算出测得试验台转速与给定转速的控制偏差,通过PID控制器输出控制信号给数据采集卡,完成系统闭环控制。2测控系统软件设计2.1软件结构试验系统测控软件利用NI最新的Lab-View7Express在WindowsXP运行环境下进行设计,具有多线程并发运行和多页面显示特点,工作流程如图2所示。2.2PID控制原理及PID工具包简介24凿岩机械气动工具,2006(2)PID控制是从比例、积分和微分三个环原理图如图3所示,该系统由模拟PID控制
7、节来实现对系统控制的。常规PID控制系统器和被控对象组成。图3PID控制原理图PID控制器是一种线形控制器,它根据3测控系统LabView实现方法给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差:PID控制器设计的主要任务是对于给定e(t)=r(t)-c(t)的被控对象,快速地确定比例系数kp、积分系对偏差进行比例(P)、积分(I)、微分(D)数Ti和微分系数Td,使系统满足相应的指标。计算后通过线形组合构成控制量,作用于被3.1前面板设计控对象,其控制规律为:前面板程序用来提供用户与程序的接t口,产生一个友好的图形界面。用户可以在前u(t)=kp"e(t)+1
8、!e(t)dt+Tide(t)#Tio
