基于Lab Windows/CVI的汽車轉(zhuǎn)鼓實驗臺測控系統(tǒng)的設計

在虛擬儀器中，使用相同的硬件系統(tǒng)，通過不同的軟件編程，就可以實現(xiàn)功能完全不同的測量儀器。對于轉(zhuǎn)鼓實驗臺動力性測試的多功能測試要求，用戶可以根據(jù)各測試功能的需要將具有一種或多功能的通用模塊相結合, 并且調(diào)用不同功能的軟件模塊, 就能完成不同的測試任務。轉(zhuǎn)鼓實驗臺測控系統(tǒng)Lab Windows/CVI程序的基本任務有3個：①通過軟件編程設計各種測量模塊, 完成各種測量任務的程序設計；②通過軟件編程輸出交流電機所需的激磁電流放大信號，控制交流電機的加載；③為各測試功能模塊設計相應的面板, 并按轉(zhuǎn)鼓實驗臺的試驗要求設計結果顯示系統(tǒng)。圖2為汽車轉(zhuǎn)鼓實驗臺測控軟件的前面板圖。

圖2 汽車轉(zhuǎn)鼓實驗臺測控軟件前面板

5.1 信號采集模塊

Lab Windows/CVI為大多數(shù)數(shù)據(jù)采集卡、總線等相關設備提供了驅(qū)動程序，在使用過程中只要安裝了驅(qū)動程序，就可以調(diào)用相關的函數(shù)完成對設備的初始化、配置等操作。對于中泰USB7333數(shù)據(jù)采集卡，由于Lab Windows/CVI提供的儀器驅(qū)動程序無法直接驅(qū)動，故采用直接操作端口地址法，用C語言提供的端口輸入函數(shù)inp ( )、inpw( )和端口輸出函數(shù)outp ( )、outpw( )對系統(tǒng)板端口直接操作，以實現(xiàn)底層I/O驅(qū)動。

5.2 加載阻力計算模塊

加載阻力計算模塊的輸入為滑行實驗獲得的模型系數(shù)、車速、滾筒半徑、整車質(zhì)量以及質(zhì)量換算系數(shù)。此模塊的功能是把速度信號按等距離離散化生成一系列數(shù)列，然后對生成的數(shù)列每相鄰兩點進行微分，近似求出該段中點處的導數(shù)，然后輸出各點導數(shù)即為角加速度數(shù)列。得到加速度數(shù)值后，再按上文的加載阻力計算公式以圖形化程序進行計算即可得到模擬的加載阻力作為此模塊的輸出。加載阻力計算原理圖如圖3所示。

圖3 加載阻力計算原理圖

5.3 控制信號輸出模塊

由永磁同步電機在兩相坐標系下的數(shù)學模型可知：在極對數(shù)和反電勢系數(shù)不變的情況下，交流電機的輸出電磁轉(zhuǎn)矩和定子電流的軸分量呈線性關系。即一定的模擬加載阻力矩對應一定大小的模擬勵磁電流。由行駛阻力計算模塊計算出的模擬加載阻力矩為控制量的輸出信號，對這個輸出量進行標定后，由得到相應的模擬勵磁電流。得到的勵磁電流信號將通過指定的數(shù)據(jù)采集卡輸出通道輸出給信號處理及電路轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

6 結論

由虛擬儀器技術構建的轉(zhuǎn)鼓實驗臺測控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和基于Lab Windows/CVI的加載阻力模擬程序構成。在普通PC機的硬件平臺上，對虛擬儀器的硬件和軟件進行一定的配置后，就可以通過加載設備對模擬車輛行駛阻力進行實時的控制，從而較精確地模擬車輛的行駛狀況。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓實驗臺的測控系統(tǒng)相比，基于虛擬儀器技術的測控系統(tǒng)結構簡單，硬件驅(qū)動均有相應的配套軟件給予支持。同時，基于Lab Windows/CVI的程序編程工作量相對較小，便于調(diào)試和修改。通過虛擬儀器構成的轉(zhuǎn)鼓實驗臺演示系統(tǒng)也可以借助普通PC機的顯示器進行實時顯示，數(shù)據(jù)的存儲和打印，也可以通過Lab Windows/CVI相應功能模塊方便地完成。

參考文獻

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