【文章內(nèi)容簡介】 序，囊括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS232/485在內(nèi)的各種儀器通信總線標準的所有功能函數(shù)，使得不懂總線標準的開發(fā)者也能夠驅(qū)動不同總線標準接口設(shè)備和儀器。u 提供大量與外部代碼或軟件進行連接的機制，諸如DLLs (動態(tài)鏈接庫)、DDE(共享庫)、ActiveX等。u 支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)和TCP/IP等強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便聯(lián)絡(luò)、遠程測控儀器的開發(fā)。 轉(zhuǎn)速測控軟件 如圖24所示：轉(zhuǎn)速測控軟件 轉(zhuǎn)速控制軟件轉(zhuǎn)速測量軟件 圖24 轉(zhuǎn)速測控軟件結(jié)構(gòu)第三章 轉(zhuǎn)速測控原理在工程實踐中，我們經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，例如，在發(fā)動機、電動機等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗、運轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時或連續(xù)測量和顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時轉(zhuǎn)速。而另一些問題除了要求能精確地測量轉(zhuǎn)速外，還要保證測量的實時性，要求能測量瞬時轉(zhuǎn)速。因此轉(zhuǎn)速測量方法的研究是很有必要的。轉(zhuǎn)速的測量方法可分為模擬式和數(shù)字式兩種，模擬式采用測速發(fā)電機為檢測元件，得到的信號是電壓量，而數(shù)字式通常采用光電編碼器、圓光柵等作為檢測元件[20]，得到脈沖信號。隨著微型計算機的廣泛應(yīng)用，智能化微電腦式代替了一般機械式或模擬量結(jié)構(gòu)，電機的數(shù)字式測量方法應(yīng)用越來越廣泛。其方法共有三種計數(shù)法、計時法和計數(shù)計時法。這幾種方法均有各自的特點和使用范圍。1）計數(shù)法：計數(shù)法是在設(shè)定的定時時間t內(nèi)讀取盤脈沖數(shù)m。由m/t計算出轉(zhuǎn)速，對于相同的t，盤脈沖的多少，反映了轉(zhuǎn)速的高低，其原理圖如圖31：圖31 計數(shù)法對計算機而言，定時時間t是非常精確的，但由于t采樣的起始點和終點與盤信號位置有一定的隨機性，不一定正好對應(yīng)整數(shù)個盤脈沖，因而會造成不足一個盤脈沖的多計或少計，如圖38陰影線部分，轉(zhuǎn)速測量的誤差主要來自于177。個盤脈沖，當t較小，尤其是作瞬時轉(zhuǎn)速測量時，這個177。1個盤脈沖會帶來較大的誤差。因此計數(shù)法適合高速場合。2）計時法 計時法是通過對時鐘脈沖計數(shù)測出相鄰兩個盤信號間的時間間隔，有1/T=1/m來計算轉(zhuǎn)速值，其測速原理圖如圖32:圖32 計時法這種方法的測量誤差的產(chǎn)生和計數(shù)法相同，不同的是誤差來自于177。1個時鐘脈沖，是非常小的。但測量的轉(zhuǎn)速的量程有一定的限制，轉(zhuǎn)速愈高，測量的計數(shù)值m 愈小，因此計時法比較適合用于在低速場合。1） 同步計時計數(shù)法這種方法的特點是不固定定時時間t，主要是設(shè)法使m和t同步，從整數(shù)個盤脈沖開始計時，同樣與整數(shù)個盤脈沖結(jié)束，記錄的是整數(shù)個盤脈沖。其原理如圖33。 圖33 同步計時計數(shù)法PA控制各計時器的關(guān)閉，在t時間內(nèi)，實際計數(shù)時間t1開始于t上升后第一個盤脈沖的上升沿，終止于t 下降第一個盤脈沖的上升沿，因而得到整數(shù)個盤脈沖，消除了177。1個脈沖引入的誤差，在t1的下降沿分別讀取盤脈沖數(shù)和時鐘脈沖數(shù)，即可求得轉(zhuǎn)速。由于本系統(tǒng)電機轉(zhuǎn)速最高能達到10000轉(zhuǎn)/分鐘，速度很高，所以本系統(tǒng)采用了計數(shù)法測速。實現(xiàn)試驗臺的異地遠程調(diào)用必須首先使試驗平臺的控制完全由計算機來實現(xiàn)，這是實現(xiàn)遠程試驗的必備條件。這種控制主要包括兩個方面:試驗臺電機轉(zhuǎn)速的控制1）脈寬調(diào)制技術(shù)用微機來實現(xiàn)直流電機的調(diào)速十分方便，目前常用的方法是利用PWM（脈沖寬度調(diào)制技術(shù)），PWM廣泛應(yīng)用在從測量、通信、功率控制與變換等許多領(lǐng)域。簡而言之，PWM是一種脈寬可以控制的固定頻率的脈沖，通過改變脈寬就可以改變電壓的平均輸出幅度，非常適合直流電機的調(diào)速。下圖34所示電壓幅度為5V的脈沖，當脈沖占空比是50﹪時， ﹪時。圖34 脈寬調(diào)制在一個開關(guān)周期 T 內(nèi)，設(shè)定ton，在 0＜t ≤ton時刻導(dǎo)通，有電流通過電機，在ton＜ t ≤ T 時刻斷開，無電流通過電機，這樣占空比ρ： ρ＝ ton / T 有 Ud =ρUs Ud：電機兩端平均電壓，Us：外接驅(qū)動電壓由以上公式得出，改變ρ即改變占空比就可以改變控制電壓的脈沖寬度，從而控制電動機兩端平均電壓Ud的大小，達到調(diào)速的目的，這種調(diào)速方法就叫做脈寬調(diào)速(PWM)。2）直流電機控制過程 直流電機控制系統(tǒng)一般由五大部分組成，原理圖如下所示35：脈沖寬度發(fā)生起起器隔離及電平轉(zhuǎn)換速度設(shè)定驅(qū)動器電動機圖3－5 直流電機控制原理a)速度設(shè)定 速度設(shè)定一般通過鍵盤上的功能鍵和數(shù)字鍵輸入。也可以通過從電位器上取出一定的電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，獲得相應(yīng)得數(shù)字量，操作是通過調(diào)節(jié)電位器來實現(xiàn)調(diào)速。b)脈沖寬度發(fā)生器 計算占空比，產(chǎn)生PWM脈沖c)隔離及電平轉(zhuǎn)換 PWM信號不能直接輸入驅(qū)動電路，必須通過相應(yīng)得隔離電路和電平轉(zhuǎn)換電路。d)驅(qū)動器 為了驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，必須將PWM信號放大，以便控制電機的轉(zhuǎn)速。e)電動機 作為被控對象，用來帶動執(zhí)行機構(gòu)。3）直流電機控制為了提高直流電機控速的精度，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，也就是在開環(huán)的基礎(chǔ)上增加電機運行速度檢測回路，將檢測到的速度與設(shè)定值進行比較，并由數(shù)字PID調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)?？刂屏鞒虉D如36：計算機（轉(zhuǎn)速計算，PID算法）D/A轉(zhuǎn)速控制器直流電機 轉(zhuǎn)速傳感器計數(shù)器圖36 直流電機轉(zhuǎn)速控制框圖本系統(tǒng)直流電機的控制接口選擇的是包含專用接口芯片的轉(zhuǎn)速控制器，計算機輸出的010V轉(zhuǎn)速控制電壓經(jīng)隔離后輸入到直流電機轉(zhuǎn)速控制器，轉(zhuǎn)速控制器就可以調(diào)節(jié)加到直流電機上的平均電壓，從而控制直流電機的轉(zhuǎn)速。2）PID控制在電氣傳動系統(tǒng)中常用的控制器有：PID控制器、雙模控制器等。PID（比例積分微分）控制器作為最早實用化的控制器已有50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，同時由于計算機具有快速、靈活多樣的邏輯判斷以及高效的信息加工能力的特點，在實現(xiàn)PID控制時，可以對PID控制器進行多種改進，形成多種多樣的數(shù)字PID控制器，因而在電氣控制領(lǐng)域PID控制器的使用最為廣泛。PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個參數(shù)（Kp， Ki和Kd）即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。 首先，PID應(yīng)用范圍廣。雖然很多工業(yè)過程是非線性或時變的，但通過對其簡化可以變成基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)，這樣PID就可控制了?！　? 其次，PID參數(shù)較易整定。也就是，PID參數(shù)Kp，Ki和Kd可以根據(jù)過程的動態(tài)特性及時整定。如果過程的動態(tài)特性變化，例如可能由負載的變化引起系統(tǒng)動態(tài)特性變化，PID參數(shù)就可以重新整定。第三，PID控制器在實踐中也不斷的得到改進，下面兩個改進的例子。在工廠，總是能看到許多回路都處于手動狀態(tài)，原因是很難讓過程在“自動”模式下平穩(wěn)工作。由于這些不足，采用PID的工業(yè)控制系統(tǒng)總是受產(chǎn)品質(zhì)量、安全、產(chǎn)量和能源浪費等問題的困擾。PID參數(shù)自整定就是為了處理PID參數(shù)整定這個問題而產(chǎn)生的?，F(xiàn)在，自動整定或自身整定的PID控制器已是商業(yè)單回路控制器和分散控制系統(tǒng)的一個標準。在一些情況下針對特定的系統(tǒng)設(shè)計的PID控制器控制得很好，但它們?nèi)源嬖谝恍﹩栴}需要解決：如果自整定要以模型為基礎(chǔ)，為了PID參數(shù)的重新整定在線尋找和保持好過程模型是較難的。閉環(huán)工作時，要求在過程中插入一個測試信號。這個方法會引起擾動，所以基于模型的PID參數(shù)自整定在工業(yè)應(yīng)用不是太好。如果自整定是基于控制律的，經(jīng)常難以把由負載干擾引起的影響和過程動態(tài)特性變化引起的影響區(qū)分開來，因此受到干擾的影響控制器會產(chǎn)生超調(diào)，產(chǎn)生一個不必要的自適應(yīng)轉(zhuǎn)換。另外，由于基于控制律的系統(tǒng)沒有成熟的穩(wěn)定性分析方法，參數(shù)整定可靠與否存在很多問題。 因此，許多自身整定參