教学课程资源库 更多>>

关键词： 柴油机   试验台   测试系统   LabVIEW   虚拟仪器技术  

摘要： 铁路运输中,作为牵引动力的内燃机车占有很大的比例,柴油机作为内燃机车的心脏,有着举足轻重的地位。为了衡量柴油机的性能,在新的柴油机投入使用前,都需要在专用的试验台架上对其性能指标、运转维修是否方便以及经济性等各个方面加以综合评定,而这些指标测定起来过程复杂,指标之间互相影响、相互制约,试验后数据处理要求严格。因此,对于柴油机试验台架测控系统的设计有很高的技术要求。近年来,虚拟仪器技术的崛起对传统仪器领域造成了巨大的冲击。为了能够很好的实现柴油机测试与试验数据分析处理的自动化,本研究采用虚拟仪器技术,用计算机的软件硬件资源去代替部分传统的测试显示设备,从而很好地解决了传统试验系统的经济性和扩展性问题。通过计算机完成全套的数据处理,不仅能缩短研发周期,而且可以大大的提高产品的开发效率。本研究设计了柴油机试验台测试系统的硬件部分和软件部分,并实现了试验台测试系统的主要功能。完成了测试系统软硬件的选取,并使用普遍应用的LabVIEW软件对整套测试系统进行了软件设计与开发等一系列工作。该套系统拥有数据采集,试验记录、数据分析处理等主要的功能。本文结合了柴油机的实际工况,以及实验室柴油机测试系统的开发的需要,提出并设计了一种快捷高效经济实用的机车柴油机测试系统,并对系统进行了测试,测试结果证实系统能满足柴油机试验台试验的要求。同时,该系统借助虚拟仪器技术的优势,使软硬件平台可以高效灵活的完成各种测试,所以具有成本低廉、操作简单、人机界面良好、系统的可拓展性强等优点。

关键词： 气候实验室   虚拟仪器技术   LabVIEW   PLC   OPC技术  

摘要： 在气候实验室内模拟出高速列车所遇到的各种气象条件,用以研究列车车厢的通风及空调系统已逐步为列车研究人员及相关专家所接受和应用。但如何使气候实验室准确、高效地模拟出指定的气候环境,关键在于气候实验室测控系统的设计和研究。本文将某气候实验室作为该测控系统的控制对象,针对其功能和技术要求,借鉴当前比较先进的测控系统,基于虚拟仪器技术和OPC通讯技术,研制了以可编程控制器PLC为控制核心的测控系统,并对其进行了深入的研究。首先,对测控系统中的送风温度、相对湿度、送回风机以及太阳辐射灯的控制策略进行了研究,并提出了测控系统的总体结构方案。其次,对测控系统所用到的硬件设备,如温湿度传感器、压差测试仪、控制器等进行了合理选型和相关配置。同时,以具备图形化编程功能的LabVIEW软件作为测控程序开发环境,研制了实用性高、便于操作的气候实验室测控系统操作软件。最后,应用OPC技术实现了LabVIEW软件与可编程控制器PLC之间的通讯。本文对某气候实验室测控系统进行了研究,对推动我国气候实验室测控系统的发展以及改进高速列车室内热环境具有积极意义。

关键词： 虚拟仪器   STM32F407   MATLAB GUI   USB  

摘要： 在实验教学、电子测量等领域中,传统的测试仪器往往伴随采购成本较高、设备维护和技术更新耗时耗力等诸多问题,导致领域内出现测试仪器数量紧缺、技术落后的状况。虚拟仪器的出现有效改变了这种现状,将其应用于实验教学、电子测量等领域将会凸显经济实用性,通过对软件的升级,能有效改变测试手段和提高测试效率。本文基于虚拟仪器技术设计了一套高性价比的数据采集与分析系统,其功能涵盖了实验教学、电子测量等领域中价格高昂的示波器、信号发生器、频谱分析仪。本文的工作要点如下:(1)下位机选用ST公司最新推出的高性价比嵌入式微处理器芯片STM32F407,可以实现多路信号的高速AD采集,并且内嵌USB模块,支持USB 2.0数据传输协议。根据STM32F407内嵌USB模块的特点进行程序开发,包括运行在STM32F407中的固件程序、运行在PC机上的驱动程序及调试应用程序开发。固件程序开发使用了 ST公司提供的USB驱动库,PC机驱动程序使用LibUSB工具包开发。(2)上位机软件平台选用一种新型的图形用户界面开发方式MATLAB GUI,具有操作简便、可视化能力强、信号处理能力强等特点。针对MATLAB GUI开发平台,研究不同控件的属性和实现方法,完成主界面、显示区、信号生成和存储、时域和频域分析等程序设计。(3)设计能被MATLAB调用的C-MEX程序,实现在MATLAB中获取USB接口上传的数据,并将获得数据由GUI界面显示。(4)研究解决不同GUI间数据传递的问题,实现多个GUI界面同时运行和数据共享的功能,最终完成软件的打包封装。

关键词： 虚拟仪器技术   项目化教学   工程概念  

摘要： 传统教学方式以教师课堂教授为主,配合少数验证性实验进行巩固,让学生先'学'后'做'.但是这种教学方式,并不适用所有的课程,尤其是需要具有一定的工程概念以及实践性要求高的课程.本论文针对《虚拟仪器技术》课程,提出工程概念下的项目化教学改革,一方面对课程进行项目化教学,让学生在'做'中'学',自主的学;另一方面创新提出以工程概念为项目实践管理,让学生真正意义上的自己学、自己想、自己做,树立系统的工程概念.

关键词： 机电工业自动化   虚拟仪器技术   硬件结构   软件结构  

摘要： 为确保机械电子设备、产品等设计合理性和安全性,需加强对其的模拟测试,但传统测试方法较为简单,难以充分体现设计产品的作用及安全性.虚拟仪器技术主要利用计算机技术在仪器仪表领域应用而形成的仪器种类,促使一些仪器硬件功能被计算机软件替代,如自动测试系统可利用虚拟仪器技术完成测试,具有强大的功能意义.本文主要分析了虚拟仪器技术的概念及特征,阐述了虚拟仪器技术硬件结构和软件结构,并针对虚拟仪器技术的实践应用进行了探讨,以期推动我国机电工业自动化发展.

关键词： 虚拟仪器技术   CDIO   教学  

摘要： 虚拟仪器技术是我校机械电子工程专业大三下学期开设的一门专业方向课程,传统教学以教师讲授学生听为主,无法提高学生学习的积极性,本文针对目前教学中存在的问题,进行了一些探讨,引入了CDIO教学模式,增强了学生的独立思考与创新意识,为我校应用型高水平大学的建设打下了良好的基础。

关键词： 虚拟仪器   实验室   LabVIEW  

摘要： 随着自动测试技术的不断发展,将计算机技术、数字信号技术、标准总线技术和软件工程技术综合运用,出现了新一代的测试技术——虚拟仪器技术。采用虚拟仪器技术构建测试仪器具有很高的性价比。本文通过阐述虚拟仪器的概念、构建技术、硬件组成和软件结构等内容,提出了基于虚拟仪器实验室构建的方法。

关键词： 虚拟仪器技术   USB3.0   USB固件开发   驱动程序  

摘要： 虚拟仪器技术,如今在仪器科学领域占据了重要地位,在现代自动化测试系统领域相关仪器开发中,虚拟仪器技术将传统的仪器与计算机结合,融入相应的仪器仪表技术。本课题基于虚拟电子测量仪器集成系统,将系统通讯架构基于USB3.0重新升级,使仪器在数据传输量,传输速度方面得到优化。本文主要设计工作基于USB3.0通讯架构的电子测量仪器集成系统,包括升级系统主控模块板卡,功能模块板卡。其中硬件电路设计包括接口电路,时钟电路,供电电路等。软件部分包括LabVIEW计算机界面应用程序设计,USB设备驱动程序和固件程序的开发,并将功能函数编译生成DLL(Dynamic Link Library)动态链接库文件,最后通过计算机LabVIEW应用程序中调用库函数节点实现调用,达到整个接口通信的目的,最终完成计算机与仪器之间的接口通信,数据传输,命令解析,计算机可以通过虚拟仪器界面来控制功能模块工作。主控模块设计完成后,需要测试主控模块与计算机,与其他功能模块之间的通信情况是否正常,通过LabVIEW软件设计测试程序,来测试模块与计算机,模块之间通信情况。最终通过测试程序可以看到整个仪器通信状态正常,并且在仪器长时间工作后,并未出现应用程序无响应,仪器无响应的状态。实验结果表明,通讯架构升级USB3.0后,虚拟电子测量仪器集成系统可以正常通信,并可以正常完成测试功能,仪器稳定性有了提高。

关键词： 伺服测试系统   转速滤波   参数辨识   虚拟仪器技术  

摘要： 永磁同步电机的机械参数和电参数的变化会直接影响伺服系统的控制性能,如何实现高效的参数辨识,并通过参数辨识使测试系统达到简化测试步骤、提高测试效率的目的是当前伺服测试系统中的主流的研究方向。本文主要进行在高性能的伺服测试系统上的参数辨识研究,测试系统既能完成电机及伺服系统的测试项目,又能够高效的实现转速滤波和参数辨识功能。本文主要做出以下几方面的研究:为优化伺服测试系统的参数辨识测试技术,对伺服系统进行仿真建模,模拟实际硬件设备进行测速的过程,采用EKF算法滤除编码器输出信息中的环境噪声,为参数辨识算法提供精确的转速值,通过仿真验证此法的可行性和有效性。采用变增益Landau算法和EKF算法两种转动惯量辨识方法搭建仿真模型,通过仿真结果对比分析。变增益Landau算法能够解决收敛速度和辨识精度的矛盾,该算法根据辨识偏差来调节自适应增益的取值,可得到收敛时间短、估计精度高和动态能力好的辨识结果。EKF算法考虑进了模型误差和系统噪声的影响,合理选取协方差矩阵且只辨识惯量参数,能够解决以往应用中动态性能不好和计算量大的缺点,该算法对变化的系统参数以及环境噪声都有很好的鲁棒性,能得到信噪比很好的辨识结果。针对FFRLS-MRAS算法辨识定子电阻、交直轴电感和永磁体磁链,其自适应律设计困难的问题,本文提出了一种变遗忘因子和变加权因子结合的变折息因子最小二乘法,有效的解决了在永磁同步电机参数辨识过程中,存在的数据饱和、收敛时间长、辨识精度差的问题,提升了电参数辨识的动态跟踪性、辨识精度和速度。根据实际应用中伺服测试系统需要的性能指标和测试项目进行分析,设计具体方案,并详细分析测试功能。采用虚拟仪器技术与Matlab混合编程的方式,进行转速滤波与参数辨识的上位机软件设计,搭建基于电机对拖的伺服测试系统实验平台进行验证,实验结果表明伺服测试系统不仅能够完成所需性能的测试,而且还可以得到抗干扰性好、辨识精度高、收敛速度快的参数辨识结果。

关键词： 位移   LabVIEW   虚拟仪器技术   工业控制器   检测系统  

摘要： 工业控制器是工业设备的核心部分,相当于人的大脑中枢,既监控设备的各项数据,又能够下达操作指令,其性能影响着设备的运行。位移作为工业控制器中一项重要的几何参数,影响着设备的运动性能,因此对位移的检测很有必要。随着工业技术的发展,就传统测量仪器存在实时性不强、功能固定有限、设备连接受限,无法满足当下客户的需求等缺陷,提出了一种基于虚拟仪器技术的高精度位移检测系统,以实现对工业控制器位移参数的精确测量与分析。该系统包括硬件和软件两个方面,其结构简单、操作方便、实时性强、速度快,可以应用于工业控制器的位移检测。硬件主要包括驱动装置、光栅尺和PXI测试平台。驱动装置用于模拟工业设备的工作环境,并将光栅尺和被测传感器连接起来,使它们同时运动相同的位移。光栅尺作为检测系统的位移传感器,用于衡量工业控制器的位移指标是否符合要求。PXI硬件系统采集光栅尺输出的信号,并将其传输至计算机,由控制器NI PXIe-8840、机箱NI PXIe-1078和数据采集卡NI PXIe-6341组成。虚拟仪器技术的核心是软件,硬件采集到的信号需要经过软件作进一步处理。根据测试方案,使用LabVIEW编写相应的程序。在设计过程中,采用模块化编程方式实现了信号处理、数据显示、数据存储、系统校准及有效性分析、检测结论、生成测试报告等功能,并设计出良好的人机操作界面。将测试系统、工业控制器、传感器和驱动装置正确连接后,经过测试实验发现:检测系统能够精确完成对工业控制器的位移测试。