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正文內(nèi)容

基于labview與elvis的舵機(jī)測(cè)試儀設(shè)計(jì)機(jī)電工程等專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-12-29 16:06 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以下部分說明的控制方式。 ① 電源“ — ”控制 — 手動(dòng) 開關(guān):控制負(fù)極性電源是處于手動(dòng)還是軟件控制模式; — 電壓調(diào)節(jié)旋鈕:控制負(fù)電源的輸出。負(fù)電源的輸出范圍是 12~ 0V。 ② 電源“ +”控制 — 手動(dòng)開關(guān):控制正極性電源是處于手動(dòng)還是軟件控制模式; — 電壓調(diào)節(jié)旋鈕:控制正電源的輸出。負(fù)電源的輸出范圍是 0~ +12V。 ⑸ 函數(shù)發(fā)生器控制( Function Generator):可以通過平臺(tái)工作站上的硬件控制(手動(dòng)模式)或 NI ELVISFGEN SFP 上的控制(軟件模式)來控制函數(shù)發(fā)生器。當(dāng)函數(shù)發(fā)生器處于手 動(dòng)模式時(shí),只能使用在以下說明的控制方式: ① 手動(dòng)開關(guān)( MANUAL):控制函數(shù)發(fā)生器是處于手動(dòng)還是軟件控制模式; ② 函數(shù)選擇器:選擇產(chǎn)生哪一種波形。 NI ELVIS 可以生成正弦波、方波或三角波; ③ 幅值旋鈕( Coarse Requency):調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的波形振幅; ④ 頻率粗調(diào)旋鈕( Amplitude):設(shè)定函數(shù)發(fā)生器所能產(chǎn)生的頻率范圍; ⑤ 頻率微調(diào)旋鈕( Frequency):調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率; ⑹ DMM 連接器( DMM):如果把不同信號(hào)同時(shí)連到原型實(shí)驗(yàn)板上的 DMM 端子和控制面板上的 DMM 連接器上,就會(huì)造成短路,可能損壞原型實(shí)驗(yàn)板上的電路。 ① 電流香蕉型插孔( Current): — HI:測(cè)量除了電壓、還有電流、電阻時(shí)的正輸入; — LO:測(cè)量除了電壓、還有電流、電阻時(shí)的負(fù)輸入; ② 電壓香蕉型插孔( Voltage): — HI:測(cè)量電壓的正輸入; — LO:測(cè)量電壓的負(fù)輸入; ⑺ 示波器( Scope)連接器:如果把不同信號(hào)同時(shí)連到原型實(shí)驗(yàn)板上的示波器端子和控制面板上的示波器連接器上,就會(huì)造成短路,可能損壞原型實(shí)驗(yàn)板上的電路。 9 — CH A BNC 連接器:示波器的通道 A的輸入端; — CH B BNC 連接器:示波器的通道 B的輸入端; — 觸發(fā)器 BNC 連接器( Trigger):示波器的觸發(fā)器的輸入端; NI ELVIS 原型實(shí)驗(yàn)板又稱原型設(shè)計(jì)面板,連接在平臺(tái)工作站上,為用戶提供了一個(gè)組建電路的平臺(tái)利用 NI ELVIS 平臺(tái)工作站可以交替使用多塊原型實(shí)驗(yàn)板。如圖 所示。 圖 ELVIS 原型實(shí)驗(yàn)板 在把原型實(shí)驗(yàn)板插到 NI ELVIS 平臺(tái)工作站上之前,要確保原型實(shí)驗(yàn)板電源已斷開。原型實(shí)驗(yàn)板通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 PCI連接器連到平臺(tái)工作站上,組建自定義電路和 NI ELVIS一起使用。原型實(shí)驗(yàn)板通過面包板區(qū)域兩側(cè)的分布條把所有的 NI ELVIS 的信號(hào)終端排列出來使用,每一個(gè)信號(hào)有一行,各行按功能分組。 原型實(shí)驗(yàn)板 部件概述 : 原型實(shí)驗(yàn)板電源:原型實(shí)驗(yàn)板提供一個(gè)177。 15V 和一個(gè) +5V 電源。 ⑴ 模擬輸入,示波器,可編程函數(shù)輸入輸出信 號(hào)排; ⑵ 數(shù)字輸入輸出信號(hào)排; ⑶ LED 燈; ⑷ DSUB 連接器; ⑸ 計(jì)數(shù)器 /時(shí)鐘,用戶可編程 I/O,直流電源信號(hào)排; ⑹ 數(shù)字萬用表,函數(shù)發(fā)生器,用戶可編程 I/O,可調(diào)電源信號(hào)排; ⑺ LED 燈電源; ⑻ BNC 連接器; ⑼ 香蕉插孔連接器; 配置 ELVIS 的軟件及配 置 用戶在使用 NI ELVIS 之前,必須通過選擇連到 NI ELVIS 平臺(tái)工作站的 DAQ 設(shè)備來 10 配置 NI ELVIS 軟件。配置 NI ELVIS 軟件,需完成以下步驟: ⑴ 確保 DAQ 設(shè)備安裝恰當(dāng),平臺(tái)工作站電源打開, DAQMAX 中已經(jīng)配置好 DAQ 設(shè)備號(hào)。 ⑵ 選擇 Start→ Programs→ National Instruments→ NI → NI ELVIS,打開 NI ELVIS 儀器啟動(dòng)器。 ⑶ Configure(單擊配置)按鈕打開硬件配置對(duì)話框。注意:如果有錯(cuò)誤產(chǎn)生,那么僅有 Configure 按鈕可用。 ⑷ 從 DAQ 設(shè)備控制中選擇連到 NI ELVIS 硬件上的 DAQ 設(shè)備,如果在計(jì)算機(jī)內(nèi)只檢測(cè)到一臺(tái) DAQ設(shè)備,那么就默認(rèn)選擇該設(shè)備。 ⑸ 單擊窗口通信部分中的 Check(檢查)按鈕來檢驗(yàn)與 NI ELVIS 平臺(tái)工作站的通信。 ⑹ 如果配置操作成功,狀態(tài)窗口中會(huì)出現(xiàn)一條信息,指示 NI ELVIS 平臺(tái)工作站是否已經(jīng)正常找到與配置 。如果嘗試失敗,會(huì)出現(xiàn)一條錯(cuò)誤信息,狀態(tài)窗口中的這條消息會(huì)指示“配置嘗試已失敗”。 ⑺ 如果計(jì)算機(jī)通過選定的 DAQ 設(shè)備初始化 NI ELVIS 硬件,那么 NI ELVIS 配置好后,用戶就可以開始使用 NI ELVIS 了;如果配置嘗試失敗,按錯(cuò)誤對(duì)話框中給出的建議操作或返回 DAQ設(shè)備的控制并選擇另外一臺(tái)設(shè)備。 NI ELVIS 自帶用 LabVIEW 編制的 SFP 儀器連同源代碼,用戶不可以 直接修改可執(zhí)行文件,但 是能夠 通過修改代碼來 實(shí)現(xiàn) 修改或增強(qiáng)這些儀器的功能, 而 這些儀器是在典型的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用中必須使用 到的虛擬儀器( VIs)。 ⑴ 儀器啟動(dòng)器( Instrument Launcher) ⑵ 任意波形發(fā)生器( ARB) ⑶ 波特圖分析儀( Bode Analyzer) ⑷ 數(shù)字信號(hào)監(jiān)視儀( Digital Bus Reader) ⑸ 數(shù)字萬用表( DMM) ⑹ 動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀( DSA) ⑺ 函數(shù)發(fā)生器( FGEN) ⑻ 阻抗分析儀( Impedance Analyzer) ⑼ 示波器( Scope) ⑽ 兩線和三線電流 電壓分析儀( TwoWire and ThreeWire CurrentVoltage Analyzers) ⑾可調(diào)電源( Variable Power Supplies) DAQ 硬件 NI ELVIS 可與 National Instruments E/M 系列的 DAQ 設(shè)備結(jié)合使用,這 些 DAQ 設(shè) 11 備內(nèi)含性能較好的多功能模擬、數(shù)字和定時(shí) I/O 單元,可以和 PCI 總線或 PXI 總線計(jì)算機(jī)相連 DAQ 設(shè)備支持的功能包括 AI, AO, DIO和定時(shí) I/O( DIO)。 為了使用 NI ELVIS,連接到 NI ELVIS 硬件上的計(jì)算機(jī)中的 DAQ 設(shè)備必須滿足以 下最低要求: ⑴ 16 個(gè) AI 通道,最低采樣率 200kS/s; ⑵ 2個(gè) AO通道; ⑶ 8個(gè) DIO 線; ⑷ 2個(gè)計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器; 使用適當(dāng)?shù)碾娎|時(shí), NI ELVIS 也支持 64 個(gè) AI通道的 DAQ 設(shè)備, NI ELVIS 不支持只有 DIO 的設(shè)備或使用 USB 的 NI DAQPad602E。 NI ELVIS 通過 DAQ 設(shè)備的 8條 DIO 總線與計(jì)算機(jī)通信,通信開關(guān)控制 I/O( DIO)到NI ELVIS 的路由。正常操作時(shí),開關(guān)處于正常模式, DIO 總線連到 NI ELVIS 硬件上,允許使用軟件對(duì)其進(jìn)行控制。當(dāng)通信開關(guān)設(shè)置為旁路模式時(shí),開關(guān)旁邊的 LED燈點(diǎn)亮。 NI ELVIS 允許旁路模式通信 VI( Enable Communications Bypass VI)在開關(guān)置于旁路模 式時(shí)生效,在用戶撥動(dòng)開關(guān)并運(yùn)行 VI后, DIO 總線連到原型實(shí)驗(yàn)板上的 DI總線上。 當(dāng)處于旁路模式時(shí),通過手動(dòng)控制,硬件函數(shù)發(fā)生器和可調(diào)電源仍然可用,計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、 AI、 AO 和 DAQ 設(shè)備也可用;當(dāng)通信開關(guān)處于旁路模式時(shí), NI ELVIS SFP 儀器會(huì)通知用戶;當(dāng)通信開關(guān)撥到旁路模式時(shí),不可用的 SFP 控制將變灰。 12 2 舵機(jī) 測(cè)試儀 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 舵機(jī)測(cè)試儀系統(tǒng)總方案 一、硬件結(jié)構(gòu) 從 構(gòu)建系統(tǒng)的成本,靈活性,方便性和開發(fā) 的速度,及 許多其他的因素的 考慮 ,本次設(shè)計(jì) 選擇用 NI ELVIS 為硬件基礎(chǔ)并 基于 LabVIEW 軟 件平臺(tái)進(jìn)行舵機(jī)測(cè)試儀 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)??傻玫浇Y(jié)合 NI ELVIS 的 硬件體系結(jié)構(gòu) , 由傳感器、 多功能 數(shù)據(jù)采集 ( DAQ)硬件、個(gè)人計(jì)算機(jī)、軟件等基本要素構(gòu)成的舵機(jī) 虛擬測(cè)試系統(tǒng) 。 在該 系統(tǒng)中 , 基于計(jì)算機(jī) 和 ELVIS 的 軟件測(cè)試平臺(tái)為測(cè)試 提供信號(hào)源 , 數(shù)據(jù)采集卡給予舵機(jī)激勵(lì)信號(hào),舵機(jī)接收信號(hào)并通過內(nèi)部電路輸出反饋信號(hào), 經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)化的舵 機(jī) 反饋信號(hào) 最后通過虛擬儀器測(cè)試軟件顯示在計(jì)算機(jī)上的 LabVIEW 用戶控制面板上 , 并根據(jù)該信號(hào)和舵激勵(lì)信號(hào)計(jì)算出舵機(jī)的相關(guān)特性參數(shù) , 實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試要求。 原理圖如圖 。 圖 舵機(jī)虛擬測(cè)試機(jī)構(gòu)原理圖 二、軟件結(jié)構(gòu) 在每一個(gè)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)過程中 , 按照模塊化和層次化的設(shè)計(jì)原則 , 根據(jù)由頂舵機(jī) 1 舵機(jī) 2 舵機(jī) 4 舵機(jī) 4 D/A A/D 計(jì)算機(jī) 虛擬儀器測(cè)試軟件 虛擬儀器功能面板 13 向下的設(shè)計(jì)方式 , 都可以將所編寫的測(cè)試軟件分為主控 程序模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊 和顯示控制模塊等 , 其軟件功能模塊結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 功能模塊結(jié)構(gòu) 根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的要求, 舵機(jī)測(cè)試的 總體結(jié)構(gòu)流程圖如圖 。 圖 根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)功能要求, LabVIEW上位操作界面如圖 主控模塊 系統(tǒng) 設(shè)置 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 顯示控制 硬件驅(qū)動(dòng) 文件 I/O 開始 進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置 開始測(cè)試? 調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊 角度測(cè)試 速度測(cè)試 轉(zhuǎn)矩測(cè)試 調(diào)用數(shù)據(jù)顯示模塊 結(jié)束 14 圖 舵機(jī)測(cè)試儀上位操作界面 數(shù)據(jù)采集卡 NIDAQ
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