基于Lab Windows/CVI的汽車轉鼓實驗臺測控系統的設計

在虛擬儀器中，使用相同的硬件系統，通過不同的軟件編程，就可以實現功能完全不同的測量儀器。對于轉鼓實驗臺動力性測試的多功能測試要求，用戶可以根據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, 并且調用不同功能的軟件模塊, 就能完成不同的測試任務。轉鼓實驗臺測控系統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, 并按轉鼓實驗臺的試驗要求設計結果顯示系統。圖2為汽車轉鼓實驗臺測控軟件的前面板圖。

圖2 汽車轉鼓實驗臺測控軟件前面板

5.1 信號采集模塊

Lab Windows/CVI為大多數數據采集卡、總線等相關設備提供了驅動程序，在使用過程中只要安裝了驅動程序，就可以調用相關的函數完成對設備的初始化、配置等操作。對于中泰USB7333數據采集卡，由于Lab Windows/CVI提供的儀器驅動程序無法直接驅動，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inp ( )、inpw( )和端口輸出函數outp ( )、outpw( )對系統板端口直接操作，以實現底層I/O驅動。

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、車速、滾筒半徑、整車質量以及質量換算系數。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列，然后對生成的數列每相鄰兩點進行微分，近似求出該段中點處的導數，然后輸出各點導數即為角加速度數列。得到加速度數值后，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學模型可知：在極對數和反電勢系數不變的情況下，交流電機的輸出電磁轉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據采集卡輸出通道輸出給信號處理及電路轉換系統。

6 結論

由虛擬儀器技術構建的轉鼓實驗臺測控系統主要由數據采集系統和基于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。與傳統轉鼓實驗臺的測控系統相比，基于虛擬儀器技術的測控系統結構簡單，硬件驅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，便于調試和修改。通過虛擬儀器構成的轉鼓實驗臺演示系統也可以借助普通PC機的顯示器進行實時顯示，數據的存儲和打印，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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