導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇電磁輻射試驗(yàn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】電液伺服系統(tǒng)；PLC；虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；LabVIEW

0 引言

TZ 100KN電液伺服綜合試驗(yàn)機(jī)是一種拉壓雙向動(dòng)靜試驗(yàn)系統(tǒng)，主要用于測(cè)試各種金屬材料、高強(qiáng)度非金屬、復(fù)合材料及部件，如汽車(chē)板簧、門(mén)鎖、鏈條等，在常溫下的動(dòng)靜力學(xué)性能，可對(duì)被測(cè)試件施加規(guī)則波形和任意波形試驗(yàn)，其負(fù)荷、位移（變形）兩種狀況任意轉(zhuǎn)換。試件裝夾、橫梁升降、鎖緊均為液壓驅(qū)動(dòng)、操作方便，安全可靠。隨著電子技術(shù)、虛擬儀器儀表技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)的快速發(fā)展，原系統(tǒng)的硬件、軟件功能已經(jīng)跟不上科技發(fā)展的步伐，應(yīng)用現(xiàn)有的技術(shù)成果和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，使設(shè)備更能滿(mǎn)足具體要求，尤其在我國(guó)產(chǎn)品更新?lián)Q代緩慢的條件下，具有較大的意義。

1 存在的問(wèn)題

原系統(tǒng)使用年限已久，計(jì)算機(jī)、信號(hào)調(diào)制電路、伺服閥驅(qū)動(dòng)器、控制電路、油源系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度老化；負(fù)荷傳感器及其信號(hào)調(diào)制電路出現(xiàn)問(wèn)題，致使負(fù)荷測(cè)量不準(zhǔn)確；試驗(yàn)操作界面不友好，參數(shù)設(shè)定不直觀、不方便，試驗(yàn)時(shí)操作繁瑣，且其程序?yàn)?6位程序，不利于升級(jí)和修改；液壓源采用調(diào)壓回路和旁路分油的方式實(shí)現(xiàn)輸出壓力調(diào)節(jié)，耗電量大。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于出現(xiàn)上述問(wèn)題，該試驗(yàn)系統(tǒng)已無(wú)法正常使用，為了恢復(fù)系統(tǒng)功能，延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命，對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行下列技術(shù)升級(jí)改造（如圖1所示），系統(tǒng)由高壓油源（變頻器和液壓泵等）、檢測(cè)變送裝置（位移、負(fù)荷傳感器和位移、負(fù)荷變送器）、控制器（PLC）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服閥及其驅(qū)動(dòng)器）以及操作界面（上位機(jī)）組成。

圖1 系統(tǒng)硬件組成圖（控制部分、機(jī)械部分略）

LabVIEW是虛擬儀器領(lǐng)域中最具有代表性的圖形化編程開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。上位機(jī)采用基于LabVIEW開(kāi)發(fā)的人機(jī)界面，通過(guò)RS232與PLC進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示油源系統(tǒng)以及PLC的狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)保存、參數(shù)設(shè)置、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、打印等功能。

3 系統(tǒng)工作原理

電液伺服綜合試驗(yàn)系統(tǒng)有位移控制和負(fù)荷控制兩種方式，位移控制系統(tǒng)位移跟隨設(shè)定變化，負(fù)荷控制系統(tǒng)負(fù)荷跟隨設(shè)定變化?？刂扑惴镻ID控制算法，比例系數(shù)、積分增益、微分增益三個(gè)參數(shù)可調(diào)。將位移、負(fù)荷傳感器信號(hào)以及伺服閥控制信號(hào)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，PLC按一定的時(shí)間間隔采集位移、負(fù)荷、壓力信號(hào)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)，PLC根據(jù)上位機(jī)的操作，載入不同類(lèi)型的試驗(yàn)（包括靜態(tài)位移試驗(yàn)、靜態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)負(fù)荷試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)位移試驗(yàn)），位移、負(fù)荷PID控制運(yùn)算輸出通過(guò)DA模塊變成0～10V信號(hào)后做為伺服放大器的輸入，伺服放大器在將其轉(zhuǎn)換成-40mA～40mA的控制信號(hào)，控制電液伺服閥中高壓油的流量，從而改變油缸的位置和負(fù)荷；壓力PID控制運(yùn)算輸出通過(guò)DA模塊變成0～10V信號(hào)后做為變頻器是頻率設(shè)定，控制液壓泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整油源系統(tǒng)的出口壓力，控制程序流程圖如圖2所示。

圖2 控制程序流程圖

基于LabVIEW開(kāi)發(fā)的電液伺服綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，操作界面程序部分采用了生產(chǎn)者/消費(fèi)者的設(shè)計(jì)模式，該設(shè)計(jì)模式要求有一個(gè)隊(duì)列，生產(chǎn)者以事件驅(qū)動(dòng)方式生成隊(duì)列中的項(xiàng)，消費(fèi)者根據(jù)隊(duì)列中的元素異步執(zhí)行代碼。本系統(tǒng)程序中，數(shù)據(jù)通訊和部分需要重復(fù)使用的功能，使用了這一設(shè)計(jì)模式來(lái)設(shè)計(jì)。

生產(chǎn)者就是一個(gè)定時(shí)循環(huán)結(jié)構(gòu)和一個(gè)用戶(hù)事件結(jié)構(gòu)，消費(fèi)者就事件處理器。定時(shí)循環(huán)中的代碼產(chǎn)生周期性事件，比如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄和通訊偵測(cè)；用戶(hù)事件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生用戶(hù)進(jìn)行操作時(shí)觸發(fā)的事件，比如數(shù)據(jù)處理、參數(shù)設(shè)置等等；指令隊(duì)列處理器包含了多條指令，每條指令都有不同的功能，它們主要實(shí)現(xiàn)與PLC通訊和顯示界面的更新（如圖3所示）。

4 電液伺服綜合試驗(yàn)機(jī)信息化管理系統(tǒng)

本信息化管理系統(tǒng)用于微機(jī)控制電液伺服綜合試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行各種金屬及非金屬的試驗(yàn)，按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)完成實(shí)時(shí)測(cè)量與顯示、實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理、結(jié)果輸出等各種功能（部分功能如下圖4、圖5、圖6所示），具有以下主要特點(diǎn)：

圖4 電液伺服綜合試驗(yàn)系統(tǒng)（靜態(tài)試驗(yàn)）主界面

圖5 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)界面

（1）分權(quán)限管理，不同級(jí)別的操作者有不同的操作權(quán)限，可操作的菜單等內(nèi)容也不同，有效的保護(hù)了系統(tǒng)；

（2）實(shí)時(shí)測(cè)量與顯示試驗(yàn)力及峰值、位移、變形等各信號(hào)；

（3）實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷-變形，負(fù)荷-位移等多種試驗(yàn)曲線(xiàn)的實(shí)時(shí)屏幕顯示，可隨時(shí)切換觀察，曲線(xiàn)的放大與縮小非常方便；

（4）具備試驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、設(shè)定、加載等功能，調(diào)零、標(biāo)定等操作都從軟件上進(jìn)行，各參數(shù)可方便的進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)入；

（5）試驗(yàn)數(shù)據(jù)以文本文件存貯，以方便用戶(hù)查詢(xún)，以及利用任何通用商業(yè)報(bào)表、字處理軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理，同時(shí)方便聯(lián)網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)；

（6）可記錄、保存試驗(yàn)全過(guò)程的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，并具有演示功能，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)曲線(xiàn)再現(xiàn)，還可以進(jìn)行曲線(xiàn)疊加對(duì)比，便于對(duì)比分析；

（7）可按用戶(hù)要求格式打印試驗(yàn)報(bào)告，用戶(hù)可以自己選擇報(bào)告輸出基本信息和試驗(yàn)結(jié)果及試驗(yàn)曲線(xiàn)的內(nèi)容，滿(mǎn)足各種需要；

（8）具備過(guò)載保護(hù)自動(dòng)停機(jī)功能，并可以自動(dòng)判斷試樣斷裂，自動(dòng)停機(jī)。

圖6 參數(shù)設(shè)置界面

5 結(jié)語(yǔ)

我們?cè)O(shè)計(jì)的這套基于PLC和LabVIEW的電液伺服綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)﹄娨核欧C合試驗(yàn)機(jī)性能及工藝參數(shù)進(jìn)行高速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)及時(shí)地送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理，最后將結(jié)果形象地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。系統(tǒng)升級(jí)改造交付廠家使用以來(lái)，顯現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)：人機(jī)界面友好、程序結(jié)構(gòu)清晰、易于閱讀與維護(hù)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、操作方便，企業(yè)投入少量的資金對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，使舊設(shè)備再生并獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可使舊設(shè)備升值，該系統(tǒng)適用性好、可移植性強(qiáng)，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉君華，賈慧芹，丁暉，等.虛擬儀器圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW教程[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[2]孟武勝，朱劍波，黃鴻，等.基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2008（11）：63-65.

篇2

關(guān)鍵詞：xPC 導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu) 實(shí)時(shí)控制 數(shù)據(jù)采集

中圖分類(lèi)號(hào)：TJ760.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）09-0153-02

導(dǎo)彈伺服機(jī)構(gòu)是導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，也是導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的性能往往嚴(yán)重影響到導(dǎo)彈的控制精度，直接決定著導(dǎo)彈飛行過(guò)程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，因此對(duì)導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)的研究就顯得尤為重要。由于導(dǎo)彈伺服機(jī)構(gòu)本身對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求極高，采用傳統(tǒng)的Windows操作系統(tǒng)編程很難達(dá)到要求，而且存在著開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、調(diào)試難、不易加入先進(jìn)的控制策略等缺點(diǎn)，因此，本文選擇了基于MATLAB xPC-Target實(shí)時(shí)內(nèi)核的方式來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，并且具有開(kāi)發(fā)周期短、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。

1、xPC目標(biāo)快速控制原型化的基本原理

xPC Target是RTW的附加產(chǎn)品，它是一種“雙機(jī)型”的運(yùn)行模式，即xPC Target需要使用兩臺(tái)PC機(jī)，其中宿主機(jī)用于運(yùn)行Simulink，而目標(biāo)機(jī)則用于執(zhí)行所生產(chǎn)的代碼。目標(biāo)PC機(jī)運(yùn)行了一個(gè)高度緊縮型的實(shí)時(shí)操作內(nèi)核，該實(shí)時(shí)操作內(nèi)核采用了32位保護(hù)模式，用過(guò)RS232或TCP/IP連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間的通信。xPC目標(biāo)快速控制原型化的原理圖如圖1所示。

首先xPC目標(biāo)在宿主機(jī)的MATLAB環(huán)境下創(chuàng)建控制程序文件，通過(guò)以太網(wǎng)或串口連接方式下載到目標(biāo)機(jī)上，然后目標(biāo)機(jī)用DOS方式引導(dǎo)進(jìn)入xPC實(shí)時(shí)平臺(tái)，接受并運(yùn)行從宿主機(jī)上下載的控制程序代碼，對(duì)PCI、ISA地址進(jìn)行操作，直接讀寫(xiě)板卡，而這些板卡又與傳感器或執(zhí)行元件連接，接收各種傳感器信號(hào)并發(fā)出控制指令。在程序管理運(yùn)行期間，用戶(hù)還可以從宿主機(jī)上對(duì)xPC目標(biāo)程序進(jìn)行在線(xiàn)參數(shù)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)的分析和處理等操作。

2、系統(tǒng)的組成

導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)主要有伺服機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)、硬件系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理模塊和軟件系統(tǒng)組成。伺服機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)包括臺(tái)體的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電液伺服閥、雙出桿伺服油缸、油源和傳感器等；硬件系統(tǒng)包括普通臺(tái)式機(jī)、工業(yè)PC機(jī)以及數(shù)據(jù)采集卡等；信號(hào)調(diào)理模塊主要實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字信號(hào)的調(diào)理；軟件系統(tǒng)包括Windows系統(tǒng)下運(yùn)行的人機(jī)交互界面和MATLAB RTW下運(yùn)行的實(shí)時(shí)測(cè)控軟件，采用MATLAB2009軟件開(kāi)發(fā)。其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)四個(gè)功能：一是數(shù)據(jù)的采集，即通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)時(shí)的獲得伺服機(jī)構(gòu)負(fù)載（錐形筒）的角度位置；二是控制計(jì)算功能，通過(guò)PID運(yùn)算，根據(jù)不同的誤差，計(jì)算出控制信號(hào)；三是信號(hào)的發(fā)生，把控制信號(hào)發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的穩(wěn)定控制；四是輔助功能，實(shí)現(xiàn)觀察和監(jiān)視實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)保存、在線(xiàn)參數(shù)調(diào)整等。

3、測(cè)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件

目標(biāo)PC機(jī)選用研華公司的IPC-610型工控機(jī)，配備了主頻2.4GHz的Intel雙核處理器，2G內(nèi)存，帶有PCI和ISA插槽，19寸液晶顯示器和網(wǎng)卡。宿主機(jī)采用普通臺(tái)式機(jī)。

試驗(yàn)系統(tǒng)最多模擬信號(hào)為8路，考慮到以后擴(kuò)展的需要，要求采集卡要預(yù)留一些模擬量通道和數(shù)字量通道。通過(guò)對(duì)比測(cè)控板卡選用了研華公司PCI-1712。它具有16路單端或8路差分的模擬量輸入（也可單端差分混合使用），2路12位D/A模擬量輸出通道，1MHz的采樣頻率，16路數(shù)字量輸入和輸出通道以及3個(gè)10MHz時(shí)鐘的16位可編程多功能計(jì)數(shù)器通道。與采集卡配套的接線(xiàn)端子板型號(hào)為PCLD-8712。

3.2 系統(tǒng)軟件

軟件系統(tǒng)是實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分，測(cè)控系統(tǒng)的性能往往在很大程度上取決于系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。本文開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)控制軟件運(yùn)行在雙擊模式下：目標(biāo)機(jī)運(yùn)行xPC目標(biāo)環(huán)境提供的實(shí)時(shí)操作內(nèi)核，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的控制程序運(yùn)行在該實(shí)時(shí)內(nèi)核上，控制被控對(duì)象按宿主機(jī)指令運(yùn)動(dòng)。利用Simulink RTW工具包開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)控制程序主要包括三部分：一是制作和運(yùn)行實(shí)時(shí)控制程序的實(shí)時(shí)內(nèi)核；二是開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)控制程序，經(jīng)編譯轉(zhuǎn)為可執(zhí)行代碼；三是開(kāi)發(fā)人機(jī)交互界面。本系統(tǒng)選用的采集卡是研華公司的PCI-1712，但由于其不支持xPC目標(biāo)工具箱，因此需要自行開(kāi)發(fā)I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)流程圖如圖3所示。

人機(jī)界面主要完成參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示、分析和管理等，軟件結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，主界面如圖5所示。

4、試驗(yàn)研究

在軟件界面上選擇“定溫實(shí)驗(yàn)”-“算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)行算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)選擇了Matlab自帶的PID控制算法，在Simulink中建立的模型如圖6所示。

模型建立后，要配置成定步長(zhǎng)運(yùn)行。選擇Real-Time Workshop：System target file：xpctarget.tlc；Template makefile：xpc_default_tmf；配置到通信協(xié)議，生成啟動(dòng)盤(pán)，啟動(dòng)目標(biāo)機(jī)，然后就可生成xPC目標(biāo)代碼并下載到目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行。在主機(jī)和目標(biāo)機(jī)上都可控制xPC目標(biāo)的運(yùn)行，在主機(jī)上進(jìn)行控制較方便，控制方式有命令行方式、外部模式、xPC Target、Explorer和Web方式，各種方式各有特點(diǎn)，本文采用的是Web方式，它比較直觀，不僅能夠控制目標(biāo)的運(yùn)行，還能夠在線(xiàn)改變參數(shù)。目標(biāo)運(yùn)行完成后，把相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到主機(jī)進(jìn)行分析，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)如圖7所示。

5、結(jié)語(yǔ)

利用Matlab xPC-Target開(kāi)發(fā)導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)測(cè)試控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)彈電液伺服機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)測(cè)量和實(shí)時(shí)控制，并能開(kāi)展相關(guān)的科學(xué)試驗(yàn)研究。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）基于xPC目標(biāo)的實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的上、下位機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)相比，可以大大降低硬件成本，減小物理封裝；（2）開(kāi)發(fā)人員不需要深入了解實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制，也不必用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)控制律代碼和通訊代碼，能節(jié)約大量的代碼編寫(xiě)與調(diào)試時(shí)間，使開(kāi)發(fā)人員可以集中精力進(jìn)行控制算法的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊滌，李立濤，楊旭，等.系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真開(kāi)發(fā)環(huán)境與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[2]朱忠惠.推力矢量伺服控制系統(tǒng)[M].北京：宇航出版社，1995.

[3]王仁華，王民鋼，金相男，等.基于NI Real-Time Hypervisor的液壓搖擺臺(tái)實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2011，39（16）：72-74.

[4]進(jìn)兵.基于xPC Target的無(wú)人機(jī)飛行控制軟件快速原型設(shè)計(jì)[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2008.

[5]趙亞明，馬旭東.Simulink/RTW下xPC Target的S函數(shù)驅(qū)動(dòng)模塊開(kāi)發(fā)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2007（3）：50-52.