基于虛擬儀器的F1賽車彎角器和剎車測(cè)力計(jì)

我們完全在LabVIEW圖形化編程環(huán)境中編寫(xiě)軟件。主要的設(shè)計(jì)元素有下面這些：

*直觀性: 我們把設(shè)計(jì)過(guò)程各種功能集中到主菜單里，這樣操作者可以逐項(xiàng)查找所有的輸入輸出，建立測(cè)試，運(yùn)行測(cè)試,分析數(shù)據(jù)。還有一個(gè)簡(jiǎn)化了的菜單選項(xiàng)也把這個(gè)界面變成了一個(gè)可以運(yùn)行設(shè)計(jì)前測(cè)試的基本窗體。

*校準(zhǔn)屏：我們充分利用了TFT雙顯示器，設(shè)計(jì)出了校準(zhǔn)屏從而在左屏提供了表格化的所有輸入輸出的顯示。這些表格對(duì)于校驗(yàn)工程師察看和檢查輸入和輸出來(lái)說(shuō)是再好不過(guò)的了。右邊的屏幕包括了一個(gè)完整的設(shè)備模仿圖，對(duì)于識(shí)別變頻器和控制器的位置而言是非常有用的。

*模塊化，便于測(cè)試開(kāi)發(fā)：我們把一個(gè)測(cè)試的每一個(gè)方面細(xì)分到每一個(gè)模塊中 (例如，應(yīng)用剎車、轉(zhuǎn)到速度、循環(huán)、采集開(kāi)始和停止)。用戶可以通過(guò)將這些模塊加到一個(gè)簡(jiǎn)單的列表中，從而建立整個(gè)測(cè)試組件。

*直觀的運(yùn)行屏幕：利用LabVIEW的速度優(yōu)勢(shì)，我們得以展現(xiàn)整個(gè)運(yùn)行屏幕，標(biāo)出測(cè)試的位置，模擬圖，雙翻頁(yè)顯示和狀態(tài)信息。

使用最新版的LabVIEW和NI-DAQmx控制

在最后的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，NI發(fā)布了LabVIEW 7.1和NI-DAQmx。在研究了這個(gè)軟件之后，我們決定升級(jí)至最新版本的系統(tǒng)，因?yàn)檫@一最新版系統(tǒng)帶來(lái)幾項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì),具體如下：

*平穩(wěn)便捷的LabVIEW版本升級(jí)：在該產(chǎn)品發(fā)布前，我們協(xié)助了測(cè)試版的調(diào)試，這讓我們對(duì)該產(chǎn)品有了最初的信心。我們也發(fā)現(xiàn)新發(fā)布的產(chǎn)品非常穩(wěn)定也更易于升級(jí)。

*高速數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力包括連續(xù)存盤(pán)和顯示模擬圖和圖表的控制，它被顯示在兩個(gè)屏幕上，數(shù)據(jù)變化的速率是每個(gè)頻道2千赫茲。通過(guò)NI-DAQmx代碼的實(shí)施，我們看到數(shù)據(jù)采集速率上升了大約5倍，因此，我們給系統(tǒng)騰出運(yùn)行空間來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的實(shí)時(shí)控制和顯示。

*非線性采集：通過(guò)使用NI-DAQmx，我們自動(dòng)地為紅外線溫度變頻器應(yīng)用了一組非線性采集，這樣避免了后期處理并且得以實(shí)時(shí)顯示這些線性化的頻道。

*安裝屏實(shí)施：我們使用了最新實(shí)施的安裝屏，在主運(yùn)行屏幕上的安裝屏上顯示出測(cè)試中每一個(gè)特定點(diǎn)的狀態(tài)。我們所體驗(yàn)到的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它的主屏幕一直是焦點(diǎn)所在，所以當(dāng)我們運(yùn)行安裝屏的時(shí)候，終止按鈕始終處于活動(dòng)狀態(tài)。

設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)：高速獨(dú)立的閉環(huán)控制

系統(tǒng)要求下列閉環(huán)控制：

*扭矩控制：控制所應(yīng)用的剎車扭矩以符合實(shí)際狀況、一般水平和速度所依賴的水平。

*壓力控制：控制剎車所承受的壓力以符合實(shí)際狀況、一般水平和速度所依賴的水平。

*在管道中和基于剎車的速度輸出情況下模擬空氣流動(dòng)

*速度控制：機(jī)動(dòng)反向器控制

對(duì)于這項(xiàng)應(yīng)用，有著各種各樣的相似物或DSP解決方案的伺服控制卡。然而，我們發(fā)現(xiàn)NI四軸線動(dòng)態(tài)控制器完全適應(yīng)這一系統(tǒng)，該方案達(dá)到這一最佳效果主要原因如下：

*它是在LabVIEW環(huán)境中完全受到控制的：從一個(gè)軟件維護(hù)的角度來(lái)講這是非常重要的，因?yàn)樗苊饬送瑫r(shí)存在其他軟件產(chǎn)品和關(guān)聯(lián)的代碼庫(kù)而產(chǎn)生的版本控制問(wèn)題和額外安裝所帶來(lái)的不便。

*低成本：對(duì)比其他DSP實(shí)施或伺服控制器，性價(jià)比是無(wú)與倫比的。

*它擁有高的PID環(huán)路速率：高達(dá)16千赫茲的PID環(huán)路速率確保了PID控制由一些宏命令組成，比一些一般的控制器更易于控制，從而提供了非常流暢的機(jī)械活動(dòng)和控制。