完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦, 立即完善>
本文主要关注于运行环境仿真系统的开发研究,介绍了基于案例的动态仿真模型库和基于虚拟仪器威廉希尔官方网站
的硬件在环测试系统的开发方法。最后给出了一个洗衣机主控板测试系统的具体例子
前言 现代工业要面对激烈的市场竞争和环境保护方面***的严格约束。针对这些挑战的主要策略是减少新产品的设计和测试时间,减少开发费用,减少产品投入市场的周期。解决这些问题的方法主要是在产品开发和过程设计过程中有效利用CAD/CAE/CAM威廉希尔官方网站 。在两个最困扰机电产品设计和开发人员的主要问题中,第一是如何合理选择部件和子系统以满足系统需求,第二是如何在低成本条件下测试系统性能。仿真威廉希尔官方网站 是解决这两个问题的答案。计算机仿真为在变条件和不同参数的情况下描述和分析系统行为提供了可能,同时可获得足够数量和质量的分析数据。它具有不需要实际工作环境,不需要复杂加载系统等许多优点。 过去,仿真威廉希尔官方网站 的研究主要集中于仿真工具方面,而对于现代机电系统,则相对忽略了仿真模型的精度和功能准确度。不管仿真工具如何先进,不合适的仿真模型肯定会导致错误的仿真结果。这是现代仿真威廉希尔官方网站 面对的重要问题。 美国国家仪器公司发布了一整套软、硬件工具用于建立测控应用,为仿真系统和仿真模型的开发提供了一个良好的基础。 运行环境仿真系统的研究首先集中于仿真模型,精确建立一个针对机电部件和系统的动态案例仿真模型库。这个动态仿真模型库具有三个优点:
运行环境仿真系统的结构和开发方法 运行环境仿真系统包含两个部分:一是动态案例模型库,二是硬件在环测试系统。具体结构见图1。 图1 运行环境仿真系统结构图 动态案例模型库主要包括几个模块:索引引擎、数学模型库、数据描述库、其他数据库、动态辨识模块、模型测试和评价模块。 硬件在环测试系统可以分为软件和硬件部分。软件部分主要是测控软件模块;硬件部分包括全部硬件系统,如PXI总线系统,PCI总线系统,Compact-RIO系统等。
硬件在环测试系统最初是被构思成一个单一功能的测试系统,在汽车行业中的应用最主要是用于发动机控制元件的测试。现在,越来越多的电子控制元件和其他通用的测试应用都逐渐采用了硬件在环威廉希尔官方网站 来实现。工程威廉希尔官方网站 人员面对的建立硬件在环测试系统的主要问题是如何将仿真系统和实际系统通过大量高速的I/O通道和信号调理通道同步运行起来,并保证功能和性能。随着现在计算机的功能和灵活性越来越强,工程师和科研人员更倾向于使用虚拟仪器来实现硬件在环测试系统。 通过使用虚拟仪器威廉希尔官方网站 ,硬件在环测试系统的实现变得越来越容易。图5是一个硬件在环测试实现的具体例子。这个程序采用LabVIEW实现,一个采用传递函数描述的数学模型嵌入了测试的过程,从而实现了实际系统和数学模型混合的硬件在环测试流程。 图5 硬件在环测试示例 这种实现方法可以把许多机电产品通过不同的描述方式引入到测控系统中,这些不同的描述方式包括数学模型、数据表、数据图,等等。通过与动态案例仿真模型库的有机结合,这些模型将加入仿真模型库中。这样硬件在环测试系统就具有了坚实的模型库作为资源中心了。洗衣机主控板测试系统简介 主控板是全自动洗衣机的核心控制单元。在装配结束后,必须对主控板的功能和输入/输出接口进行测试。主要的测试目标包括门开关信号、关断信号、水位信号、进水阀控制信号、驱动控制信号、电机控制信号等。为了完成上述工作,开发了基于运行环境仿真系统的洗衣机主控板测试系统。这套系统采用NI公司多功能板卡和LabVIEW软件平台实现了模拟洗衣机正常工作状态和全自动测试的工作。下面介绍这个具有一定代表性的运行环境仿真系统的开发方法。 首先,提取与主控板紧密联系的部件的仿真模型,如鉴频式水位传感器、电机、入水阀等。其中,鉴频式水位传感器很具有代表性。下面先简要介绍如何建立鉴频式水位传感器的仿真模型。 图6 鉴频式水位传感器的结构图 鉴频式水位传感器的结构见图6。它采用LC电磁谐振电路作为敏感元件,将水位信号转变成LC参数变化,最后输出频率信号。原理可以简单描述如下:水位首先影响在气腔内的气压,气压的改变使导板运动,磁芯也就在线圈中移动,这就改变了线圈的电感,最终LC电路产生了不同的频率信号。鉴频式水位传感器的等效电路见图7。 图7 鉴频式水位传感器的等效电路图 一般来说,在鉴频式水位传感器安装固定后,它的线圈匝数、空气导磁率、磁芯导磁率、线圈平均半径、磁芯有效半径和线圈长度都是不变的,唯一改变的是磁芯在线圈中移动的位置。这个运动是线性的,也就导致电感的改变是连续的。通过理论分析和实验验证,水位信号和鉴频式水位传感器的输出频率是成反比关系。 下面给出了两种比较常用的鉴频式水位传感器产品的特性表,描述了水位和输出频率的对应关系,第一个是SW-4型,第二个是XQB52-108G型。 表1 SW-4型的水位和输出频率对应关系表 表2 XQB52-108G型水位和输出频率对应关系表 通过实验结果和数学分析,便获得了不同鉴频式水位传感器的数学描述方法。这个方法同样应用于其他部件的仿真数学描述,并将这些数学描述加入动态案例仿真模型库,以便下一步建立全自动洗衣机主控板测试系统。 在整套硬件在环测试系统中,选择了NI公司M系列多功能卡作为数据采集模块,NI的LabVIEW软件平台开发了整套测试软件。根据硬件输出模拟了主要的传感器和执行元件的信号,如门开关信号、关断信号、水位信号、进水阀控制信号、驱动器控制信号、电机控制信号等,最终完成了全自动洗衣机漂洗、洗涤、甩干等状态的全自动测试工作。 结论 运行环境仿真系统具有两个重要的组成部分:动态案例仿真模型库和基于虚拟仪器的硬件在环测试系统。前者主要用于扩展真实部件和系统的数学描述范围,采用案例推理方式合理分类;后者主要针对如何通过使用数学描述方法实现实际的测控系统,以减少开发难度、费用和其他投资。这两部分具有非常密切的关系,但两者是相对独立的系统。运行环境仿真系统为这两者搭建了一座桥梁,从而使真实对象与虚拟运行环境中的仿真对象紧密结合形成更高层次的测控系统。 今后的工作主要在两方面开展:首先是提高模型建立和索引引擎的质量,扩展仿真模型的类型,简化数学描述形式;其次是在硬件在环仿真威廉希尔官方网站 ,实时测控环境,分布式通信威廉希尔官方网站 等方面进一步提高。 |
|
相关推荐 |
|
只有小组成员才能发言,加入小组>>
有没有大佬知道labview中使用Halcon拍照算子采集图像后,如何把图像传入调用的Halcon算子?
4173 浏览 0 评论
LabVIEW对51单片机电压的采集,用VISA写入函数发送字符串voltage,VISA读取函数也是字符串?
2117 浏览 1 评论
1837 浏览 0 评论
7128 浏览 1 评论
2478 浏览 0 评论
3078浏览 1评论
4318浏览 0评论
有没有大佬知道labview中使用Halcon拍照算子采集图像后,如何把图像传入调用的Halcon算子?
4175浏览 0评论
3290浏览 0评论
3238浏览 0评论
小黑屋| 手机版| Archiver| 电子发烧友 ( 湘ICP备2023018690号 )
GMT+8, 2024-12-23 20:27 , Processed in 0.597448 second(s), Total 54, Slave 41 queries .
Powered by 电子发烧友网
© 2015 bbs.elecfans.com
关注我们的微信
下载发烧友APP
电子发烧友观察
版权所有 © 湖南华秋数字科技有限公司
电子发烧友 (电路图) 湘公网安备 43011202000918 号 电信与信息服务业务经营许可证:合字B2-20210191 工商网监 湘ICP备2023018690号