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虚拟仪器在磁轴承数字控制中的应用

作者:  时间:2010-11-10 10:27  来源:EDN

   系统的基本控制原理为:在每个控制周期内,由USB-9100对两个通道的位移传感器测量信号进行数据采集,通过USB传输给PC机,由PC机根据数字控制算法计算所需的控制量,数字控制量通过USB传输给USB-9100,由USB-9100实现两通道D/A输出,在所得模拟控制信号控制下,功率放大器驱动电磁铁工作,保持磁轴承的转子处于平衡位置。

  3.2系统软件环境

  数字控制系统使用LabVIEW软件开发环境,LabVIEWLaboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种标准的虚拟仪器设计软件,它被工业界、学术界和研究实验室广泛接受。LabVIEW采用图形化编程方式,使用它进行系统测试、系统设计与实现时,可以大大提高工作效率。LabVIEW应用程序包括前面板(Front Panel)和流程图(Block Diagram)两部分。前面板是图形用户界面,即VI前面板,流程图提供VI的图形化源程序,控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。 LabVIEW中附加了PID控制工具套件,利用它,可以简便、高效地设计控制算法。另外,USB-9100提供了LabVIEW驱动,方便了编程。

  3.3系统功能

  USB-9100多功能USB接口数据采集模块与LabVIEW软件开发环境相配合,以PC机为核心,构成一个完整的虚拟仪器系统。虚拟仪器技术的应用,使磁轴承数字控制的设计与实现更为方便、快捷,具体地,能够实现以下功能:

  (1)图形化界面:利用图形化界面实时、动态显示有关的系统参数,如位移、转速、电流等,灵活地在线设定数字PID控制器的各项参数;

  (2)双工作模式:提供控制和监测两种工作模式,其中控制是主模式,监测是辅模式。在控制模式下,只提供基本的图形功能,以确保数字控制算法的实时性;在监测模式下,突出图形显示功能,除转子位移量,增加线圈电流、转子转速等参数的动态显示。

  (3)数据存储与分析:系统运行时实时记录相关参数,待系统运行结束,利用LabVIEW的事后记录波形控件将数据重现,进行频谱分析和控制系统的评估,为PID控制参数的优化设计提供参考。

  (4)预留网络扩展接口:充分挖掘虚拟仪器的网络编程能力,针对磁轴承控制系统,为将来开展网络化系统监测与控制奠定基础。

  4 结束语

  随着虚拟仪器硬件和软件开发技术的不断发展,虚拟仪器技术不仅适用于仪器设计和仪器控制领域,在复杂控制系统的设计与实现方面也有非常广泛的应用。虚拟仪器技术的应用,降低了复杂控制系统的设计难度,提高了系统实现的效率。

  参考文献

  [1] G施韦策,H布鲁勒,A特拉克斯勒著,虞烈,袁崇军译,主动磁轴承基础、性能及应用,北京:新时代出版社,1997.

  [2] Gary W.Johnson,Richard Jennings著,武嘉澎,陆劲昆译,LabVIEW图形编程,北京:北京大学出版社,2002.

  [3] USBDAQ-9100MS LabVIEW InteRFaces for USBDAQ Series User GuideADLINK Technology Inc2001.

  [4] USBDAQ-9100MS LabVIEW Interfaces for USBDAQ Series FuncTIon ReferenceADLINK Technology Inc2001.

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