【正文】 31 參考文獻(xiàn) [1]呂宗樞 . 電機(jī)學(xué) 高等教育出版社 2020 [2]于海寶 . LabVIEW 虛擬儀器設(shè)計(jì)與應(yīng)用 西南交大出版社 2020 [3]肖珍芳 , 李浩鋒 , 康 東 . LabVIEW 構(gòu)建 位移測(cè)試系統(tǒng) 成都理工大學(xué)應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 2020 [4]毛計(jì)慶 , 云乃彰 , 孟 軼 , 曲寧松 . LabVIEW —— 快速構(gòu)建步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的利器 南京航空航天大學(xué) 2020 3 6 [5]趙健玲 . 關(guān)于對(duì)步進(jìn)電機(jī)基本原理的探討 新疆呼圖壁縣雀爾溝鎮(zhèn)新疆神華天電礦業(yè)有限公司 2020 [6]謝三毛 . 基于 LabVIEW 的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速 PID 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 華東交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2020 [7]趙慶利 , 田 敬 . 步進(jìn)電機(jī)一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 哈爾濱國(guó)際會(huì)展體育中心 2020 [8]劉光軍 . 基于 LabVIEW 的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量系統(tǒng) 華中科技大學(xué) 2020 [9]張偉剛 . 基于 LabVIEW 的轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡技術(shù) 上海交通大學(xué) 2020 [10]王玉偉 . 基于 LabVIEW 的測(cè)試軟件設(shè)計(jì) 中北大學(xué) 2020 [11]孫宏剛 . 兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制器的研究 華中科技大學(xué) 2020 [12]趙君 . 基于虛擬儀器的切割機(jī)控制系統(tǒng)的研究 河北工業(yè)大學(xué) 2020 [13]彭景春 . 多步進(jìn)電機(jī)的同步精確運(yùn)動(dòng)控制研究 哈爾濱理工大 學(xué) 2020 [14]陳志聰 . 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)及其應(yīng)用設(shè)計(jì)研究 廈門(mén)大學(xué) 2020 。在今后的日子里，我不會(huì)辜負(fù)大家對(duì)我的希望，我一定會(huì)好好學(xué)習(xí)，好好工作，好好生活。 也要感謝帶我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究生劉 師姐， 在整個(gè)課題研究過(guò)程中 ，劉師姐對(duì)我進(jìn)行了 精心 的 指導(dǎo) ，在我遇到困難時(shí)也積極地為我尋找解決問(wèn)題的辦法，為我指明解決問(wèn)題的方向，在這里我對(duì)他們 再次 表示感謝。 30 致 謝 在 畢業(yè) 論文完成之際，我真心 地 感謝 曾經(jīng) 在學(xué)習(xí)和生活 中 給予 我關(guān)懷和幫助的人。第三章中介紹了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，第四章中是軟件介紹，具體講述了算法是如何實(shí)現(xiàn)的。由于它不能單獨(dú)直接接在電源上，本文 首先介紹了 步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)，它們大致可以分為 控制模塊、接口模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和步進(jìn)電機(jī)四個(gè)部分，在第 一章中分別對(duì)每一個(gè)部分進(jìn)行了概括性的介紹。 當(dāng) 不滿足 反轉(zhuǎn)采集大于等于 250 且正 轉(zhuǎn)采集大于等于 51 時(shí) ， 則運(yùn)行假的程序，這時(shí) 上電正反轉(zhuǎn)步數(shù)分別等于各自的采集數(shù)，電機(jī) 運(yùn)行正反轉(zhuǎn)步數(shù)和總的步數(shù)均 置 0，重新開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 sub子 VI的程序框圖 子 VI 由一個(gè)條件結(jié)構(gòu)構(gòu)成，選擇端口由 正轉(zhuǎn)采集和 反轉(zhuǎn)采集組成的一個(gè)邏輯與運(yùn)算賦值 ，最后輸出運(yùn)行正轉(zhuǎn)步數(shù)、運(yùn)行反轉(zhuǎn)步數(shù)、上電反轉(zhuǎn)步數(shù)、上電正轉(zhuǎn)步數(shù)和總的步數(shù)。 三、 sub 子 VI 的設(shè)計(jì) 下面再來(lái)介紹一下 sub 子 VI， sub 子 VI主要是通過(guò)一定的算法完成對(duì)相應(yīng)步數(shù)的顯示，其流程圖如下： 27 圖 sub子 VI的程序流程 sub 子 VI 的前面板如下圖所示。 當(dāng)采集值分別為 9 和 10 時(shí)，它們的運(yùn)行程序的原 理和前面兩個(gè)基本類似，這里就不一一介紹了，它們的程序框圖如下所示。 當(dāng) 采集值 2 不等于 5 時(shí) ， 即第二層的邏輯判斷為假，則運(yùn)行假的程序，進(jìn)入嵌套的第三層條件 結(jié)構(gòu)，依然對(duì)采集值 2進(jìn)行判斷，當(dāng)采集值 2等于 10 時(shí)，第三層條件 結(jié)構(gòu)的判斷值為真，運(yùn)行真的程序，這時(shí)反轉(zhuǎn)采集值 不變 直接送入之后的移位寄存器反轉(zhuǎn)采集 2，正轉(zhuǎn)采集值加 1后存入之后的移位寄存器正轉(zhuǎn)采集2，同時(shí)正轉(zhuǎn)狀態(tài)為 T，電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行 。 圖 采集值為 6的程序框圖 25 如上圖所示，當(dāng)采集值為 6 時(shí)，進(jìn)入總條件 結(jié)構(gòu)為 6的 操作 ，再對(duì)采集值 2進(jìn)行判斷，當(dāng)采集值 2 等于 5時(shí)，第二層條件 結(jié)構(gòu)邏輯判斷值為 1，運(yùn)行邏輯真的程序，正轉(zhuǎn)采集值 不變 直接送入之后的移位寄存器正轉(zhuǎn)采集 2，反轉(zhuǎn)采集值加1 存入之后的移位寄存器反轉(zhuǎn)采集 2，同時(shí)反轉(zhuǎn)狀態(tài)為 T， 電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行 。 當(dāng) 采集值 2 不等于 9 時(shí)，即第二層的邏輯判斷為假，則運(yùn)行假的程序，進(jìn)入第三層條件 結(jié)構(gòu)，依然對(duì)采集值 2 進(jìn)行判斷，當(dāng)采集值 2 等于 6 時(shí) （因?yàn)?6是狀態(tài)值為 5 的正轉(zhuǎn)的上 一個(gè)狀態(tài)值） ， 那么 第三層條件 結(jié)構(gòu)的判斷值為真，運(yùn)行真的程序， 這時(shí)反轉(zhuǎn)采集值直接送入之后的移位寄存器反轉(zhuǎn)采集 2，正轉(zhuǎn)采集值加 1后存入之后的移位寄存器正轉(zhuǎn)采集 2，同時(shí)正轉(zhuǎn)狀態(tài)為 T， 電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行 。 圖 采集值為 5的程序框圖 24 如圖所示，條件結(jié)構(gòu)中再嵌套有條件 結(jié)構(gòu)，當(dāng)采集值為 5 時(shí)，進(jìn)入 總條件結(jié)構(gòu)為 5 的循環(huán)程序，再對(duì)采集值 2 進(jìn)行判斷，當(dāng)采集值 2 等于 9 時(shí) （因?yàn)?9是狀態(tài)值為 5 的反轉(zhuǎn)的上 一個(gè)狀態(tài)值） ，邏輯判斷值為 1，運(yùn)行邏輯真的算法 ，正轉(zhuǎn)采集值直接送入之后的移位寄存器正轉(zhuǎn)采集 2，反轉(zhuǎn)采集加 1存入之后的移位寄存器反轉(zhuǎn)采集 2，同時(shí)反 轉(zhuǎn)狀態(tài)為 T， 電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行 。 正反轉(zhuǎn)采集 2分別送入移位寄存器進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)， 正反轉(zhuǎn)采集 2分別是當(dāng)前的正反轉(zhuǎn)采集值。 下面以采集值為 5 的為例，設(shè)計(jì)的程序流程圖如下所示，其它采集值的方法類似。 22 二、步進(jìn)狀態(tài)程序的設(shè)計(jì) 在步進(jìn)狀態(tài)子 VI 中由 DAQmx 讀函數(shù)將采集值輸入，由于選用的步進(jìn)電機(jī)是四相 ， 而且有公共接線端，接線柱上有 A 和 A ， 且由高低 電平控制， 所以 步進(jìn)電機(jī)的四相狀態(tài) 由兩個(gè) 0、 1和 0組合起來(lái)就 只有 10四種情況。再通過(guò) PCI6514采集數(shù)據(jù)接入 DAQmx 函數(shù) ， 創(chuàng)建 一個(gè) 虛擬通道 ， 選用端口 1,25線，然后 開(kāi)始任務(wù)，進(jìn)行一個(gè)大的 while 循環(huán)， 進(jìn)入 DAQmx 讀函數(shù)， 顯示四相狀態(tài) ， 將布爾數(shù)組的采集值轉(zhuǎn)換為數(shù)值 進(jìn)行 步進(jìn)狀態(tài)子 VI 的操作 ，并送至移位寄存器 。 主程序的程序框圖如下圖所示： 21 圖 主程序程序框圖 程序框圖中 通過(guò) PXI7833 和 PXI6723 板卡 和相應(yīng)的框圖程序共同 對(duì) 模擬信號(hào)進(jìn)行輸入和輸出 。右邊的方框則完成系統(tǒng)的 顯示。中間 兩個(gè)圓形的圖標(biāo) 為電機(jī)正反轉(zhuǎn)的顯示。 主程序的前面板如下圖所示： 圖 主程序的前面板 步進(jìn)電機(jī)的控制和顯示是通過(guò)信號(hào)來(lái)完成的。 PXI 7833R 主要用于模擬信號(hào)的輸入和輸出、 PWM 信號(hào)的輸出，在本系統(tǒng) 20 中通過(guò) LabVIEW 中 FPGA(邏輯可編程門(mén)陣列 )函數(shù)模塊的程序編寫(xiě)、生成曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)（曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)屬于 PWM 信號(hào)）； PXI6514 主要用于 12V數(shù)字信號(hào)的輸入和輸出，在本系統(tǒng)中通過(guò) LabVIEW 中 DAQmx(數(shù)據(jù)采集 )函數(shù)模塊的程序編寫(xiě)、讀取步進(jìn)電機(jī)四相狀態(tài)信號(hào) （四相狀態(tài)信號(hào)屬于 12V 數(shù)字信號(hào)）； PXI6723 主要用于模擬信號(hào)的輸出，在本系統(tǒng)中通過(guò) LabVIEW 中 DAQmx(數(shù)據(jù)采集 )函數(shù)模塊的程序編寫(xiě)、進(jìn)行進(jìn)氣管壓力信號(hào)的寫(xiě)出。 一、主程序的 設(shè)計(jì)： 程序流程圖如下： 數(shù) 據(jù) 讀 取 出 錯(cuò) 或 點(diǎn)擊 程 序 終 止 按 鈕開(kāi) 始 程 序通 過(guò) P X I 7 8 3 3 和P X I 6 7 2 3 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù)信 號(hào) 的 寫(xiě) 出 步 進(jìn) 電 機(jī) 上 電 運(yùn) 行 通 過(guò) P X I 6 5 1 4 和 進(jìn)行 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) 的 讀 取 數(shù) 據(jù) 采 集程 序 停 止 正 反 轉(zhuǎn) 步 數(shù) 及 狀 態(tài) 子 程 序NY 圖 主 程序流程圖 本系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī) 采用的是汽車(chē)研究所自主研發(fā)的 58X發(fā)動(dòng)機(jī) ECU中所帶的步進(jìn)電機(jī)模塊。 本設(shè)計(jì)采用 LabVIEW軟件 進(jìn)行程序設(shè)計(jì)， 運(yùn)用程序框圖語(yǔ)言 讓編程更直觀，更加 通俗易懂。把控制系統(tǒng)的硬件和軟件有效的結(jié)合起來(lái) ，讓系統(tǒng)的硬件按設(shè)計(jì)的需求進(jìn)行工作 是系統(tǒng) 軟件需要達(dá)到 的 目的 。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為帶有公共端的四相步進(jìn)電機(jī)，它的大致結(jié)構(gòu)如上 圖 ，電機(jī)有四組線圈，中間接線柱為公共端，另外幾個(gè) 接線柱分別如圖中所示，中間部分為電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子 ，電機(jī)的四相為 AABB ，由電機(jī)的構(gòu)造 可知 當(dāng)通電順序 為 ???AB AB AB AB時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行。 三、步進(jìn)電機(jī)的選擇 圖 步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 和接線圖 系統(tǒng) 中的步進(jìn)電機(jī)選用的是 實(shí)驗(yàn)室 中 由中國(guó)汽車(chē)研究所提供的 58xECU 中所帶的步進(jìn)電機(jī) 模塊 。 PXI繼承了 PCI的電氣信號(hào)，使得 PXI擁有如 PCI bus的極高傳輸數(shù)據(jù)的能力，因此能夠有高達(dá) 132Mbyte/s 到 528Mbyte/s 的傳輸性能，在軟件上是完全兼容的。這些系統(tǒng)可用于諸如制造測(cè)試、軍事和航空、機(jī)器監(jiān)控、汽車(chē)生產(chǎn)及工業(yè)測(cè)試等各種領(lǐng)域中。制訂 PXI 規(guī)范的目的是為了將臺(tái)式 PC的性能價(jià)格比優(yōu)勢(shì)與 PCI總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展完美地結(jié)合起來(lái)，形成一種主流的 虛擬儀 器 測(cè)試平臺(tái)。 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統(tǒng)的 PCI擴(kuò)展 ) 是一種由 NI 公司發(fā)布的堅(jiān)固的基于 PC 的測(cè)量和自動(dòng)化平臺(tái)。 由于采用了數(shù)字 I/O 看門(mén)狗，即使計(jì)算機(jī)或應(yīng)用發(fā)生故障，本板卡可進(jìn)入完全可配置的安全的輸出狀態(tài)。 30 VDC, 單通道 475mA,所有通道均為 125mA)。 NI PCI6514 的輸入和輸出通道均提供光學(xué)隔 離，并以 8路通道為一組工作。 NI PXI6723 適用于激勵(lì) 響應(yīng)、信號(hào)仿真、波形發(fā)生和激勵(lì)器仿真等應(yīng)用。 除了模擬輸出，該模塊還有 8 條數(shù)字 I/O 線和 2 個(gè) 24 位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器。可用 25ns 解析度設(shè)定觸發(fā)、計(jì)時(shí)和內(nèi)建的決策執(zhí)行。 10V。它最多可以連接 2 個(gè) NI CRIO9151 R 系列 的擴(kuò)充 機(jī)箱，適用于低價(jià)位的訊號(hào)處理。 圖 PXI7833板卡 PXI7833 是 NI公司設(shè)計(jì)的一款板卡。