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基于LabVIEW的异步电机测试系统研究
关键词:异步电动机，测试系统，LabVIEW
摘要:电机测试在电机的生产中起着非常重要的作用。近年来，计算机技术的不断发展推动了电机检测技术的发展。根据异步电机性能测试的需要，本文在LabVIEW软件平台上完成了异步电机测试系统的软硬件设计，为相关研究人员提供参考。
简介
计算机技术的不断发展给传统仪器注入了新的活力。传统仪器要复杂的多，有许多测试参数。它不容易使用，它的局限性慢慢暴露出来。利用传感器、数据采集卡和工业计算机组成的虚拟仪器测试系统对电机进行测试。实验数据通过传感器和数据采集卡输入计算机，数据由虚拟实验软件进行处理。数据显示、数据管理、数据传输、实时检测、打印。降低检测人员的劳动强度，重要的是减少人为误差，提高检测精度和重复性，提高检测精度和检测速度，及时反馈给电机设计人员对电机设计零件进行调整达到要求。以计算机高速数据采集技术为基础，开发了能够自动采集电机额定参数、静态推力、转矩等性能参数的堵、背多路电机测试系统，为研究和优化电机工作过程。它可以评价电机的性能，提高生产效率，降低工作强度，对提高产品质量具有重要意义。
虚拟仪器的重要组成部分是软件开发平台，它代表了虚拟仪器的整个驱动软件。因此，软件开发平台的水平代表虚拟仪器的水平。随着计算机技术和软件技术的飞速发展，各种专用仪器开发系统也越来越强大和完善。NI公司的LabVIEW就是一个很好的代表。图形化编程方法采用“所见即所得”的思想来建立人机界面。它提供了丰富的数据采集、分析和存储的库功能。LabVIEW提供了传统的程序调试工具，如设置断点、单步执行等，同时提供了独特的高亮度实现工具，使调试和开发过程更加方便。LabVIEW有许多用于创建和运行程序的图形化操作模板。这些模板可以在屏幕上自由移动，并且可以根据需要放置在任何位置。操作模板分为工具模板、控件模板和函数模板。工具模板提供了创建、修改和调试程序的基本工具。控件模板包括各种控件和指示器，主要用于创建面板中的对象，构成程序接口。控制模板可以添加到前面板的输入控制和输出显示。函数模板包含了编写过程中使用的各种函数和程序的代码。
基于LabVIEW的异步电机测试系统的硬件设计
异步电动机。将感应电动机的转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，得到旋转力矩，使转子旋转。转子是一个旋转的导体，通常在一个鼠笼中。直线电机是一种机械能，可以直接转化为直线运动机械能，不需要任何中间转化机构。直线电机驱动装置可以简化整个装置或系统的结构，为实现机电传动和控制的高精度、快速响应和高稳定性开辟了新的领域。直线电机试验是研究直线电机的重要方法。这个测试不仅要测试的产品是否达到设计要求的技术,也可以发现,促使我们进一步研究直线电机控制的内在规律,提高理论研究水平和工程技术,它有极其重要的意义的改善产品设计来提高汽车的质量。伺服驱动器有配套的驱动软件和工业计算机通信协议，根据需要的伺服电机控制方式，设置软件参数，对伺服电机进行相应的推力、速度和位置控制。当检测直线电机的测试系统处于不同速度时，采用伺服驱动电机环路控制中的速度来驱动电机完成检测任务。
传感器。传感器在信息获取和信息转换中起着重要的作用，传感器技术与信息科学有着密切的联系，信息科学是自动检测和自动转换技术的总称。传感器是一种或多种设备，它可以感知规定的测量值，并根据一定的规则转换成输出信号。传感器对非电能进行转换，是电气测量系统的核心部件。它将由非电转换为电，输送到测量电路和指示仪表或仪表显示。传感器是实现自动检测和自动控制的重要组成部分，传感器的应用，应根据其特点和性能指标进行选择。测试数据反映了被测对象的特性，因此传感器的可靠性具有重要意义。可靠性主要包括以下两层含义:一方面可以在规定的工作条件下正常工作;另一方面是指传感器的性能可以长期稳定，性能指标不随时间和环境的变化而变化。因此，传感器的可靠性应优先考虑。灵敏度通常在传感器的线性范围内，对传感器的灵敏度较好。当被测信号发生变化时，相应的输出信号值变化较大，有利于信号的处理。但需要注意的是，传感器的灵敏度高，与外界噪声无关的测量也容易混和，它会被系统放大放大，影响测量的准确性。因此，传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少外界的干扰信号。
数据采集卡。数字转换，即对原工程的数据处理。为了满足计算机及其兼容机器对数据采集和控制的需要，国内外许多厂家生产了种类繁多的数据采集板。
这种标准总线技术委员会参考机设计和生产,只要用户发送卡对应主板扩展槽上的机器,你可以快速、轻松地形成一个数据采集和处理系统,可以节省硬件开发时间和投资,而且还可以充分利用软计算机的硬件资源,您还可以使用用户专注于研究,系统的设计和编程是基于数据采集和处理的理论和方法。运行时的数据并发送到机器上，通过操作特定的软件来分析这些数据，以确定当前设备的运行状态，然后采取相应的措施。目前常用的数据采集设备，在其系统软件设计上，多采用单任务顺序的机制。
基于LabVIEW的异步电机测试系统软件设计
一般的思考。利用LabVIEW软件开发了虚拟仪器测试系统的软件环境。主要任务如下:第一，利用功能强大的LabVIEW图形界面，快速对用户界面进行编程。用户只需在主界面上操作控制测试系统即可完成测试任务。通过主界面上的显示控制，对测试波形进行显示、数据显示等，编写测试功能模块，这是软件系统的核心部分。包括:初始参数设置、测试项目选择、数据采集、分析等模块;测试数据用于存储、显示和分析，并能回调数据，重现测试数据和图形。在确定软件系统的功能和任务划分时，可以设计出主程序结构和程序流程图，在通用数据接口定义中明确划分各个模块，各模块的程序。这使得程序可以被组织起来，易于修改和维护。系统采用了结构化和模块化的编程思想。结构设计要求从软件的顶层到底层，从局部到整个层次的分割，分析各个细节的任务，以及彼此之间的关系。模块化设计的要求是具体的程序设计过程，根据各个任务模块的层次结构进行相应的独立程序设计，根据各个模块对任务的需求进行调用。虚拟仪器软件设计由前面板和框图程序组成。我们可以使用LabVIEW丰富的库函数和强大的接口函数。它们可以非常方便和快速地设计所需的程序。
模块设计。根据测试内容将直线电机性能测试分为四个主要模块:主界面、启动测试、额定测试、阻塞测试，并由主界面调用各个测试项目。常规试验顺序为:启动试验、额定试验、闭锁试验。测试人员可以依法进行常规试验顺序,也可以在主界面分别选择一个或多个测试项目进行测试,与每一个具体的测试项的提示界面,并提示内容定期测试序列的下一个项目。测试结束后，我们可以进行数据回调。在每个具体的测试项目中，根据不同的功能可以分为以下几个模块。数据采集卡初始化模块用于采集不同设置的测试，以控制不同采集卡的数量:数据采集模块根据设定的参数，如测试项目列表、采样通道参数个数、电机测量参数等数据处理模块。根据不同的测试项目编写相应的处理函数，通过采样值，得到所需的参数并通过函数拟合的方法生成，不同的曲线用测量系数集进行计算;存储模块用于将测试参数和测试后得到的曲线存储在文件中。
功能设计。测试软件的主界面是完成电机测试设置、测试选择、数据传输等操作，进入相应的测试界面进行测试。主界面由六个功能键组成。实时显示区域、故障报警、曲线显示、测试区域、测试数据采集区域、控制区域等控制按钮数据异步电机测试系统基于LabVIEW控制系统。该软件可以完全替代传统的操作平台来完成测试过程，并且可以更快、更准确的调整变量，提高异步电机传感器实时更新的检测效率。采集数据的接口，并在实验过程中对采集到的信息产生异常报警，甚至停机，程序启动时，数据实时更新。每一种状态都要启动、停止和调整电机按钮，使操作者处于运行状态。测试人员可以选择一个或多个特定的测试项目，如果可以消除错误，则进行新的选择，这些选择可以根据所选择的项目来确定，以便进入相应的测试界面。通过控制旋转伺服电机实现测试系统的位置，通过丝杠螺母实现旋转伺服电机的位置变化，带动直线电机运行相应的位移。本测试实时控制系统，操作员根据测试要求对可变中介测试数据进行实时、稳定显示，点击数据采集按钮，软件将采集到的数据存储在数据库中。测试完成后，操作员关闭驱动电机和加载电机，根据数据库中测试数据的需要进行检索和拟合，生成性能曲线。最后进入设置界面设置报表参数，生成报表。
结论
基于LabVIEW的异步电机测试系统保证了各部分的有效实现。与以前的测试系统相比，可靠性有了很大的提高。测试系统采用了先进的虚拟仪器技术和数据处理能力，提高了系统的安全性。
致谢
本研究是基于LabVIEW的三相异步电动机动态模型仿真结果。
参考文献
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