电磁辐射试验范文

导语：如何才能写好一篇电磁辐射试验，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

【关键词】电液伺服系统；PLC；虚拟仪器；数据采集；LabVIEW

0 引言

TZ 100KN电液伺服综合试验机是一种拉压双向动静试验系统，主要用于测试各种金属材料、高强度非金属、复合材料及部件，如汽车板簧、门锁、链条等，在常温下的动静力学性能，可对被测试件施加规则波形和任意波形试验，其负荷、位移（变形）两种状况任意转换。试件装夹、横梁升降、锁紧均为液压驱动、操作方便，安全可靠。随着电子技术、虚拟仪器仪表技术、总线技术的快速发展，原系统的硬件、软件功能已经跟不上科技发展的步伐，应用现有的技术成果和先进经验对其进行技术升级改造，使设备更能满足具体要求，尤其在我国产品更新换代缓慢的条件下，具有较大的意义。

1 存在的问题

原系统使用年限已久，计算机、信号调制电路、伺服阀驱动器、控制电路、油源系统出现不同程度老化；负荷传感器及其信号调制电路出现问题，致使负荷测量不准确；试验操作界面不友好，参数设定不直观、不方便，试验时操作繁琐，且其程序为16位程序，不利于升级和修改；液压源采用调压回路和旁路分油的方式实现输出压力调节，耗电量大。

2 系统设计

由于出现上述问题，该试验系统已无法正常使用，为了恢复系统功能，延长系统寿命，对原系统进行下列技术升级改造（如图1所示），系统由高压油源（变频器和液压泵等）、检测变送装置（位移、负荷传感器和位移、负荷变送器）、控制器（PLC）、执行机构（伺服阀及其驱动器）以及操作界面（上位机）组成。

图1 系统硬件组成图（控制部分、机械部分略）

LabVIEW是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。上位机采用基于LabVIEW开发的人机界面，通过RS232与PLC进行通讯，实时监测和显示油源系统以及PLC的状态，完成数据记录、数据分析、数据保存、参数设置、报表统计、打印等功能。

3 系统工作原理

电液伺服综合试验系统有位移控制和负荷控制两种方式，位移控制系统位移跟随设定变化，负荷控制系统负荷跟随设定变化。控制算法为PID控制算法，比例系数、积分增益、微分增益三个参数可调。将位移、负荷传感器信号以及伺服阀控制信号转化成标准电流信号，PLC按一定的时间间隔采集位移、负荷、压力信号，并对数据进行运算、存储，PLC根据上位机的操作，载入不同类型的试验（包括静态位移试验、静态负荷试验、动态负荷试验、动态位移试验），位移、负荷PID控制运算输出通过DA模块变成0～10V信号后做为伺服放大器的输入，伺服放大器在将其转换成-40mA～40mA的控制信号，控制电液伺服阀中高压油的流量，从而改变油缸的位置和负荷；压力PID控制运算输出通过DA模块变成0～10V信号后做为变频器是频率设定，控制液压泵的转速，从而调整油源系统的出口压力，控制程序流程图如图2所示。

图2 控制程序流程图

基于LabVIEW开发的电液伺服综合试验系统，操作界面程序部分采用了生产者/消费者的设计模式，该设计模式要求有一个队列，生产者以事件驱动方式生成队列中的项，消费者根据队列中的元素异步执行代码。本系统程序中，数据通讯和部分需要重复使用的功能，使用了这一设计模式来设计。

生产者就是一个定时循环结构和一个用户事件结构，消费者就事件处理器。定时循环中的代码产生周期性事件，比如数据采集、数据记录和通讯侦测；用户事件结构产生用户进行操作时触发的事件，比如数据处理、参数设置等等；指令队列处理器包含了多条指令，每条指令都有不同的功能，它们主要实现与PLC通讯和显示界面的更新（如图3所示）。

4 电液伺服综合试验机信息化管理系统

本信息化管理系统用于微机控制电液伺服综合试验机，进行各种金属及非金属的试验，按照相应标准完成实时测量与显示、实时控制及数据处理、结果输出等各种功能（部分功能如下图4、图5、图6所示），具有以下主要特点：

图4 电液伺服综合试验系统（静态试验）主界面

图5 动态试验界面

（1）分权限管理，不同级别的操作者有不同的操作权限，可操作的菜单等内容也不同，有效的保护了系统；

（2）实时测量与显示试验力及峰值、位移、变形等各信号；

（3）实现了负荷-变形，负荷-位移等多种试验曲线的实时屏幕显示，可随时切换观察，曲线的放大与缩小非常方便；

（4）具备试验参数的计算机存储、设定、加载等功能，调零、标定等操作都从软件上进行，各参数可方便的进行存储和调入；

（5）试验数据以文本文件存贮，以方便用户查询，以及利用任何通用商业报表、字处理软件对试验数据进行再处理，同时方便联网传递数据；

（6）可记录、保存试验全过程的数据曲线，并具有演示功能，实现试验曲线再现，还可以进行曲线叠加对比，便于对比分析；

（7）可按用户要求格式打印试验报告，用户可以自己选择报告输出基本信息和试验结果及试验曲线的内容，满足各种需要；

（8）具备过载保护自动停机功能，并可以自动判断试样断裂，自动停机。

图6 参数设置界面

5 结语

我们设计的这套基于PLC和LabVIEW的电液伺服综合试验系统，能够对电液伺服综合试验机性能及工艺参数进行高速实时的数据采集，并将数据及时地送入计算机进行分析、处理，最后将结果形象地显示在计算机屏幕上。系统升级改造交付厂家使用以来，显现出以下优点：人机界面友好、程序结构清晰、易于阅读与维护、数据准确、参数设置简单、操作方便，企业投入少量的资金对原有设备进行技术改造，使旧设备再生并获得巨大的经济效益，同时可使旧设备升值，该系统适用性好、可移植性强，具有很好的推广应用前景。

【参考文献】

[1]刘君华，贾慧芹，丁晖，等.虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

[2]孟武胜，朱剑波，黄鸿，等.基于LabVIEW数据采集系统的设计[J].电子测量技术，2008（11）：63-65.

篇2

关键词：xPC 导弹电液伺服机构 实时控制 数据采集

中图分类号：TJ760.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0153-02

导弹伺服机构是导弹姿态控制系统中的重要组成部分，也是导弹控制系统的执行机构，它的性能往往严重影响到导弹的控制精度，直接决定着导弹飞行过程的动态品质，因此对导弹电液伺服机构的研究就显得尤为重要。由于导弹伺服机构本身对控制系统实时性要求极高，采用传统的Windows操作系统编程很难达到要求，而且存在着开发周期长、调试难、不易加入先进的控制策略等缺点，因此，本文选择了基于MATLAB xPC-Target实时内核的方式来满足系统对实时性的要求，并且具有开发周期短、价格低廉的优势。

1、xPC目标快速控制原型化的基本原理

xPC Target是RTW的附加产品，它是一种“双机型”的运行模式，即xPC Target需要使用两台PC机，其中宿主机用于运行Simulink，而目标机则用于执行所生产的代码。目标PC机运行了一个高度紧缩型的实时操作内核，该实时操作内核采用了32位保护模式，用过RS232或TCP/IP连接方式来实现宿主机和目标机之间的通信。xPC目标快速控制原型化的原理图如图1所示。

首先xPC目标在宿主机的MATLAB环境下创建控制程序文件，通过以太网或串口连接方式下载到目标机上，然后目标机用DOS方式引导进入xPC实时平台，接受并运行从宿主机上下载的控制程序代码，对PCI、ISA地址进行操作，直接读写板卡，而这些板卡又与传感器或执行元件连接，接收各种传感器信号并发出控制指令。在程序管理运行期间，用户还可以从宿主机上对xPC目标程序进行在线参数调节、数据的分析和处理等操作。

2、系统的组成

导弹电液伺服机构实时测控系统主要有伺服机构试验平台、硬件系统、信号调理模块和软件系统组成。伺服机构试验平台包括台体的机械结构、电液伺服阀、双出杆伺服油缸、油源和传感器等；硬件系统包括普通台式机、工业PC机以及数据采集卡等；信号调理模块主要实现模拟和数字信号的调理；软件系统包括Windows系统下运行的人机交互界面和MATLAB RTW下运行的实时测控软件，采用MATLAB2009软件开发。其结构图如图2所示。

该系统主要实现四个功能：一是数据的采集，即通过传感器来实时的获得伺服机构负载（锥形筒）的角度位置；二是控制计算功能，通过PID运算，根据不同的误差，计算出控制信号；三是信号的发生，把控制信号发给执行机构，实现负载的稳定控制；四是辅助功能，实现观察和监视实验、数据保存、在线参数调整等。

3、测控系统硬件和软件设计

3.1 系统硬件

目标PC机选用研华公司的IPC-610型工控机，配备了主频2.4GHz的Intel双核处理器，2G内存，带有PCI和ISA插槽，19寸液晶显示器和网卡。宿主机采用普通台式机。

试验系统最多模拟信号为8路，考虑到以后扩展的需要，要求采集卡要预留一些模拟量通道和数字量通道。通过对比测控板卡选用了研华公司PCI-1712。它具有16路单端或8路差分的模拟量输入（也可单端差分混合使用），2路12位D/A模拟量输出通道，1MHz的采样频率，16路数字量输入和输出通道以及3个10MHz时钟的16位可编程多功能计数器通道。与采集卡配套的接线端子板型号为PCLD-8712。

3.2 系统软件

软件系统是实时测控系统的重要组成部分，测控系统的性能往往在很大程度上取决于系统的软件设计。本文开发的实时控制软件运行在双击模式下：目标机运行xPC目标环境提供的实时操作内核，实时控制系统的控制程序运行在该实时内核上，控制被控对象按宿主机指令运动。利用Simulink RTW工具包开发实时控制程序主要包括三部分：一是制作和运行实时控制程序的实时内核；二是开发实时控制程序，经编译转为可执行代码；三是开发人机交互界面。本系统选用的采集卡是研华公司的PCI-1712，但由于其不支持xPC目标工具箱，因此需要自行开发I/O设备驱动。驱动模块实现流程图如图3所示。

人机界面主要完成参数设置、数据显示、分析和管理等，软件结构图如图4所示，主界面如图5所示。

4、试验研究

在软件界面上选择“定温实验”-“算法验证实验”，进行算法验证实验，本系统选择了Matlab自带的PID控制算法，在Simulink中建立的模型如图6所示。

模型建立后，要配置成定步长运行。选择Real-Time Workshop：System target file：xpctarget.tlc；Template makefile：xpc_default_tmf；配置到通信协议，生成启动盘，启动目标机，然后就可生成xPC目标代码并下载到目标机上运行。在主机和目标机上都可控制xPC目标的运行，在主机上进行控制较方便，控制方式有命令行方式、外部模式、xPC Target、Explorer和Web方式，各种方式各有特点，本文采用的是Web方式，它比较直观，不仅能够控制目标的运行，还能够在线改变参数。目标运行完成后，把相关数据上传到主机进行分析，得到试验数据曲线如图7所示。

5、结语

利用Matlab xPC-Target开发导弹电液伺服机构的实时测试控制系统，实现了对导弹电液伺服机构的实时测量和实时控制，并能开展相关的科学试验研究。该系统具有以下优点：（1）基于xPC目标的实时测控系统，与传统的上、下位机实时测控系统相比，可以大大降低硬件成本，减小物理封装；（2）开发人员不需要深入了解实时操作系统运行机制，也不必用高级语言编写控制律代码和通讯代码，能节约大量的代码编写与调试时间，使开发人员可以集中精力进行控制算法的设计。

参考文献

[1]杨涤，李立涛，杨旭，等.系统实时仿真开发环境与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]朱忠惠.推力矢量伺服控制系统[M].北京：宇航出版社，1995.

[3]王仁华，王民钢，金相男，等.基于NI Real-Time Hypervisor的液压摇摆台实时测控系统设计[J].机床与液压，2011，39（16）：72-74.

[4]进兵.基于xPC Target的无人机飞行控制软件快速原型设计[D].南京：南京航空航天大学，2008.

[5]赵亚明，马旭东.Simulink/RTW下xPC Target的S函数驱动模块开发[J].机械工程与自动化，2007（3）：50-52.