第 1 章 緒論

在永磁電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程以及非晶合金材料性能的探索研究過(guò)程中，需要不斷根據(jù)性能測(cè)試結(jié)果做出優(yōu)化，但是針對(duì)永磁電機(jī)測(cè)試尚缺乏統(tǒng)一的方法與正式標(biāo)準(zhǔn)，目前基本上沿用異步電機(jī)的一套測(cè)試方法[4]。使用大量的儀器儀表以及人力來(lái)測(cè)量，這造成了測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確以及資源的浪費(fèi)。因此以計(jì)算機(jī)高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合Labview 相關(guān)功能[5]，研制可以自動(dòng)采集永磁電機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、反電動(dòng)勢(shì)及其它性能參數(shù)的多通道永磁電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)于研究和優(yōu)化永磁電機(jī)工作過(guò)程，評(píng)價(jià)永磁電機(jī)性能[6]，以及提高生產(chǎn)效率，減輕工作強(qiáng)度和提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。此外，工程中心現(xiàn)正研究非晶合金材料相關(guān)性能的優(yōu)異，擁有一套自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能夠更加快捷準(zhǔn)確地完成測(cè)試工作。對(duì)于新材料的各方面指標(biāo)進(jìn)行全方位的評(píng)估，無(wú)疑工作量是非常龐大的。在此背景下，開(kāi)發(fā)一套能直接應(yīng)用于非晶合金材料檢測(cè)的裝置，能夠?yàn)檠芯抗ぷ魈峁┍憷�，�?jié)約時(shí)間節(jié)約人力，對(duì)研究非晶合金材料以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅鋼片有著重要意義。

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第 2 章 自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)計(jì)原理

2.1 虛擬儀器技術(shù)

虛擬儀器技術(shù)就是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，配上相應(yīng)的硬件和專(zhuān)業(yè)軟件，形成既有普通儀器的基本顯示功能，又有一般儀器所沒(méi)有的特殊的高檔低價(jià)格的新型儀器[38]。它利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境，建立界面友好的虛擬儀器面板，操作人員通過(guò)友好的圖形界面及圖形化編程語(yǔ)言控制儀器運(yùn)行，完成對(duì)被測(cè)試量的采集、分析、顯示、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)生成。用戶可根據(jù)測(cè)試功能的需要，自己設(shè)計(jì)所需要的儀器系統(tǒng)，只要將具有一種或多種功能的通用模塊相組合，并且調(diào)用不同功能的軟件模塊，就能組成不同的儀器功能。當(dāng)測(cè)試要求改變時(shí)，只要增加或更換儀器軟件模塊，就可以構(gòu)成新的儀器。虛擬儀器的基本思想是利用計(jì)算機(jī)來(lái)管理儀器、組織儀器系統(tǒng)，進(jìn)而逐步代替儀器完成某些功能，最終達(dá)到取代傳統(tǒng)電子儀器的目的。

2.2 軟件內(nèi)存管理優(yōu)化技術(shù)

在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，一旦平臺(tái)操作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，程序會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行緩慢甚至短暫性停滯狀態(tài)。這是由于軟件在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有重復(fù)利用緩存的原因，這樣就導(dǎo)致占用內(nèi)存過(guò)大，導(dǎo)致運(yùn)行緩慢。另外，由于程序連線、布局方式的冗雜，也會(huì)對(duì)內(nèi)存占用產(chǎn)生不良影響�；诖�，本節(jié)從合理利用緩存和排線分布方式優(yōu)化兩個(gè)方面來(lái)對(duì)系統(tǒng)占用內(nèi)存進(jìn)行優(yōu)化。截止目前為止，已有部分學(xué)者對(duì)自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)作了較為細(xì)致的研究，其中不乏有利用 LabVIEW 軟件作為設(shè)計(jì)工具的，也有采用串口通信技術(shù)作為硬件組成的，很少有將二者結(jié)合在一起進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其中，為數(shù)不多的幾位學(xué)者只是淺嘗輒止地將二者結(jié)合起來(lái)，但是并沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，這在實(shí)際應(yīng)用中是最數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性以及及時(shí)性有一定抑制作用的�；诖�，本文在設(shè)計(jì)之初，便對(duì)系統(tǒng)中軟件以及串口通信部分作出優(yōu)化，通過(guò)精練提高，系統(tǒng)性能有較為明顯的提高。下面就開(kāi)發(fā)軟件 LabVIEW 作出優(yōu)化與精簡(jiǎn)。

第 3 章 非晶合金材料自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)...........17

3.1 概況.........17
3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì).......17
3.3 非晶合金材料試驗(yàn).............23
3.4 測(cè)試結(jié)果分析...............25
3.5 本章小結(jié)..................27
第 4 章 永磁伺服電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)............28
4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理.........................28
4.2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì).....................28
第 5 章 結(jié)論.................48

第 4 章 永磁伺服電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

永磁伺服電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，主要由硬件部分和軟件部分兩部分組成。硬件系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集部分以及試驗(yàn)運(yùn)行部分。軟件部分主要由數(shù)據(jù)采集程序以及數(shù)據(jù)處理程序以及控制程序組成，其主要功能為實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，通過(guò)串口通信的方式將數(shù)據(jù)采集到工控機(jī)，在 PC 中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。系統(tǒng)的主程序以強(qiáng)大的 LabVIEW 為主，在Windows Xp 系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)。圖 4.1 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖。從系統(tǒng)圖中可以看出，串口通信在系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用，而且系統(tǒng)中所有設(shè)備均要與工控機(jī)相連接，具體方案在下文中會(huì)有詳細(xì)介紹。

4.2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)

本自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的電源供給共有三種，分別是：與工頻電網(wǎng)連接的大容量可調(diào)變壓器、與工頻電網(wǎng)連接的變頻器和正弦波發(fā)電機(jī)組。工頻電網(wǎng)連接調(diào)壓器的電源系統(tǒng)主要適用于異步起動(dòng)的永磁電動(dòng)機(jī)和普通異步電機(jī)的電源供給。該變壓器配備了調(diào)壓電機(jī)，可以采用繼電器驅(qū)動(dòng)控制調(diào)壓電機(jī),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制調(diào)壓器，避免試驗(yàn)人員近距離手動(dòng)操作調(diào)壓器，增大了安全系數(shù)，自動(dòng)化程度也得到了提升。變頻器如圖 4.3 所示。永磁電機(jī)的型號(hào)及性能不斷發(fā)展更新，電力電子技術(shù)的發(fā)展與電機(jī)控制的結(jié)合也愈加密切，很多永磁電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行都需要使用變頻器進(jìn)行變頻控制。本套自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)選用了兩臺(tái) ABB 公司生產(chǎn)的變頻器,功率分別為 20kW 和 100kW，最大輸出頻率為 500Hz。這兩種型號(hào)的變頻器都具有 V/F 控制方式、矢量控制方式和直接轉(zhuǎn)矩控制方式，即能開(kāi)環(huán)控制也可配置編碼器，進(jìn)行閉環(huán)控制，最大程度的滿足不同永磁電機(jī)對(duì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的試驗(yàn)要求。正弦波發(fā)電機(jī)組可以提供電壓可調(diào)的變頻正弦波，可以不連接調(diào)壓器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)頻調(diào)壓。該部分主要為系統(tǒng)提供電源供給，驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，其中不同電機(jī)試驗(yàn)所采取的供電方式也不盡相同。針對(duì)每一種供電類(lèi)型分別對(duì)應(yīng)有不同的控制程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行掌控。

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第 5 章 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)是將虛擬儀器技術(shù)與串口通信技術(shù)有效地結(jié)合，并采用圖形化編程語(yǔ)言進(jìn)行代碼編譯開(kāi)發(fā)而成的工業(yè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。伴隨著非晶合金材料應(yīng)用的日益廣泛，針對(duì)這一具有特殊性質(zhì)的材料，開(kāi)發(fā)出一套具有指定測(cè)試功能的自動(dòng)化系統(tǒng)具有一定現(xiàn)實(shí)意義。另外，永磁電機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越普及，如何準(zhǔn)確而快速地對(duì)相關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試愈發(fā)重要。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的軟件編譯、硬件搭建、不斷調(diào)試以及最終的試驗(yàn)驗(yàn)證，可以得到如下結(jié)論：（1）當(dāng)前大部分電機(jī)材料測(cè)試均為傳統(tǒng)硅鋼片測(cè)試，其測(cè)試手段與方法在一定程度上難以滿足科研生產(chǎn)需求。本文結(jié)合非晶合金材料特點(diǎn)，，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一套測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠滿足非晶合金材料各項(xiàng)測(cè)試需求，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠性。（2）針對(duì)大部分電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)化程度不足以及采用編程軟件功能單一化的問(wèn)題，本套系統(tǒng)采用 LabVIEW 軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，針對(duì)具體項(xiàng)目研究出自定義試驗(yàn)?zāi)K，系統(tǒng)功能得到極大地豐富。在開(kāi)發(fā)軟件的基礎(chǔ)上，通過(guò)改善內(nèi)存占用率進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)程序，節(jié)約內(nèi)存約 1/2 左右。（3）目前相當(dāng)一部分電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試功能單一，且指向性明確，不能在電機(jī)不同試驗(yàn)項(xiàng)目間切換。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了集電機(jī)不同類(lèi)型試驗(yàn)于一體的測(cè)試平臺(tái)，可以通過(guò)工控機(jī)控制，通過(guò)調(diào)用對(duì)應(yīng)模塊的方式完成試驗(yàn)類(lèi)型切換，節(jié)省了時(shí)間，提高了工作效率。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：84511