基于NI虚拟仪器的电流变网络化测控系统.docx

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1、基于NI虚拟仪器的电流变网络化测控系统fenghy导语：本文全面讨论了用NI虚拟仪器构建的电流变网络化远程检测与控制系统，具体地介绍了系统的构造、功能和实现经过摘要：电流变液一种新型智能软物质，在外加电场作用下，迅速实现液固相的转变，在机电工程具有广阔应用前景。本文全面讨论了用NI虚拟仪器构建的电流变网络化远程检测与控制系统，具体地介绍了系统的构造、功能和实现经过。是一个并行、开放的科研和教学实验平台,它可以进展力学、电学和热力学量的检测、分析与控制。关键词：LabVIEW电流变液电磁传动电流变流体远程测控电流变流体简称ERF:ElectrorheologicalFluids是一种新型智能软物

2、质softmatter，它的表观粘度、屈从应力等与外加电场、剪切速率等有确定性的因果关系。ERF具有“液“固态转化的可逆性、连续可控性、响应的快速性、功耗小等高新技术特征。它将像半导体材料对于电子技术的影响一样，引起机电传动与控制技术的一场革命。本文用电流变传动装置和NI虚拟仪器为主传动实验装置，构建了应用广泛、功能强大的机电液传动实验系统。主传动实验装置如图1所示的机电传动根本实验单元及组合构造称“实验单元盘，其中，核心中心圆是电流变传动机构和NI虚拟仪器测控系统，它是主体实验。第二层次中间圆环是单科性实验，第三层次外圆环是综合实验。这个“实验单元盘的滚动，可以实现机械传动、流体传动、电磁传

3、动、压电传动、电磁流变传动等很多不同形式的传动实验。装置的检测与控制系统ERF分为无机、有机和复合材料三种，它们的性能不同；电流变传动机构的用处不同，其控制方法也不一样；ERF的不同运行参数，它的传动特性也不同。用一般的方法很难知足电流变传动装置的测控要求，本文采用NI虚拟仪器系统构建计算机检测与控制系统，使主传动机构对于不同材料、不同运行条件、不同用处、组合为不同的传动形式时，能用软件Labview实现控制，并且解决了ERF需要智能控制的问题。如图2所示，需要检测速度、角度、电压、电流、温度、转矩等。控制系统要求步进电机的转速能按不同波形变化、能控制调速电机的转速、电子开关和调节高压电源0-

4、10kV的电压。本系统采用数据收集卡PCI-MIO-16E-1对输入输出的转矩、转速、转角、外加电压和温度信号进展数据收集，并实现对外加电压信号的控制。收集的信号送入动态信号分析仪NI-4552进展分析处理。利用运动控制卡PCI-Flexmotion-6C、接线端子UMI和任意波形编辑器PCI-5411等实现对步进电机进展控制。如图3为电流变测控系统构造图。ERF的力学性质复杂，不同条件下表现为牛顿流体、Bingham流体、粘弹性流体和粘塑性体。利用数据收集卡PCI-MIO-16E-1把输出与输入的角度、速度、力矩信号进展比拟，用实验和理论建立起来ERF的流变性、传动装置的力学参数和电控制信号

5、之间关系的数据库、知识库，采用解释型的推理,对参考模型进展修正，实现控制构造即控制电压与机械量的关系式的变化，进而可以从力学的偏向量，确定控制信号量电流变剪切场的速度、外加电场的方向、幅值、变化规律、时间、前馈增益等。采用这样的基于虚拟仪器的智能控制方法，克制了ERF复杂流变机理和复杂流动特性所带来的困难。由于电流变效应为毫秒级，系统采样速率定为40000scans/s。为了模拟操纵机构，用PCI-5411的波形编辑器WaveformEditor产生不同波形的信号，驱动步进电机。建立网络化测控系统网络化机电传动实验的关键是远程测控技术。这里采用基于虚拟仪器的远程测控方案。远程虚拟测控系统由硬件

6、系统和软件系统两局部组成。硬件系统构成如图4所示。在远程测控的情况下，系统的测量、分析、输出、控制等局部在空间上经常是分开的，仅一台计算机是难以实现数据的实时收集处理的。同时，随着环境和要求的不断变化，会对系统提出不同的任务，常规的测控系统很难知足上述要求。而远程虚拟测控系统很好地知足了上述要求，它在相应的硬件根底上，将系统功能划分有相应的功能模块分解到不同的计算机上，不同任务只要通过灵敏改变系统软件模块来实现，通过网络把各模块联接起来并在各模块间传输数据。软件系统是远程虚拟测控系统的关键局部，它的各项功能都是通过软件来实现的，从采用传感器收集数据，到对数据进展分析等等也都由软件来完成。本系统

7、主要由被称为是工程师和科学家开发语言的，NI公司开发的LabVIEW来构建，它是一种多功能的图表制作程序语言，用户可用它快速地建立用户界面及其各种系统建立互相控制系统，并通过装配板块图面对其系统功能进展详细分类。LabVIEW具有功能强大、精度高、速度快、实时性好，且简单、直观、易学等特点，为工程技术人员构建所需的测控系统提供了很好的开发平台。虚拟仪器的远程测控可以根据不同的情况采用不同的技术去实现。NI公司推出的DataSocketDS技术和RemoteDeviceAccessRDA均能很好地实现，在本系统中采用DS技术来实现。对整个远程虚拟测控系统的操纵在客户机上进展即可。系统的治理主要是平安和保密问题。效劳器治理程序设有咨询效劳、申请登陆、身份验证、实验方案评审、分配机时、实验报告评阅等功能。治理人员与用户学生可以交互通讯。理论与效果用NI虚拟仪器构建了一套完善的电流变网络化测控系统，本系统是一个应用广泛、功能强大、开放、并行、资源分享的科研和教学实验平台。老师、进修人员、研究生和本科生在本系统上进展各种科研和教学实验，只要在计算机上采用编程的方法就可做各种复杂的实验，大大缩短了开发时间，同时降低了本钱，获得相当好的效果。图5为输入阶跃电压，传动系统输出力矩和转角的响应曲线图6为利用本系统收集的数据作为学习样本，用人工神经网络识别系统的曲线0