发布时间 : 星期二 文章NEW基于LabVIEW的电机转速测量与控制虚拟仪器设计 - 图文更新完毕开始阅读
本科毕业设计任务书
设计题目 基于LabVIEW的电机转速
测量与控制虚拟仪器设计
学 院 机械与电气工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师
基于LabVIEW的电机转速测量与控制虚拟仪器设计
机械设计制造及其自动化 专业
指导老师
摘要 本文先简述电机测速与控制的意义以及国内外的电机发展概况，然后介绍传
感器测量电机转速的相关方法以及几种常用的转速控制方法。基于LabVIEW平台和NI公司的USB6008采集卡，通过光电传感器将采集到的电压信号转化为脉冲信号，再经过对脉冲信号的周期测量及数学运算，从而得出电机的实时转速。在调节电机转速方面，主要是通过调节电机电枢的电压，达到调速的效果，同时使用PID控制理论，让转速能够在短时间内达到用户的需求。
关键词 LabVIEW；转速测量；电机控制；PID控制
ABSTRACT The thesis firstly outlines the significance of motor speed’s
measurement and control as well as the development of motor at home and abroad. Besides, the related methods of sensor measuring motor speed and the other commonly used methods are also introduced. Based on LabVIEW platform, the voltage signal collected by NI USB6008 capture card and photoelectric sensor can be transformed into the pulse one. And then, after the periodic measurement and mathematical calculation of the pulse signal, the real-time motor speed can be worked out. As for the regulation of motor speed, the effect of speed control can be achieved mainly by adjusting the voltage of motor armature. At the same time, the speed can meet the demand of users in a short period of time in accordance with the PID control theory.
KEY WORDS LabVIEW；Motor speed measurement；Motor control；PID control
目录
1．前 言 .......................................................... 1
1.1 选题目的和意义 ............................................. 1 1.2 国内外微电机发展概况 ....................................... 2
1.2.1 我国微电机行业现状 ................................... 2 1.2.2 国外微电机行业现状 ................................... 2 1.3 电机控制相关技术发展现状 ................................... 2 1.4 本课题设计要求 ............................................. 2 2. 电机转速测量与控制技术 .......................................... 4
2.1 常见的几种测速转速方法 ..................................... 4 2.2 霍尔效应传感器测速 ......................................... 4
2.2.1 霍尔效应原理 ......................................... 4 2.2.2 霍尔传感器使用原理 ................................... 5 2.3 光电传感器测速 ............................................. 6 2.4 本课题使用的测速方法 ....................................... 7 2.5 常见的电机种类 ............................................. 7 2.6 微特电机简介 ............................................... 8
2.6.1 伺服电动机 ........................................... 8 2.6.2 测速发电机 .......................................... 12 2.6.3 步进电动机 .......................................... 12 2.7 本课题使用的电机 .......................................... 13 2.8 电机转速控制理论 .......................................... 15
2.8.1 PID控制理论 ......................................... 15 2.8.2 其他控制理论 ........................................ 17
3. 虚拟仪器的概述 ................................................. 19
3.1 虚拟仪器的简介 ............................................ 19 3.2 虚拟仪器的特点 ............................................ 19 3.3 虚拟仪器的组成 ............................................ 20 4. 转速测量与控制系统的设计 ....................................... 21
4.1 系统设计构思 .............................................. 21 4.2 测控系统的硬件设计 ........................................ 21
4.2.1 光电传感器TLP-850 ................................... 22 4.2.2 数据采集卡USB-6008 ................................. 24 4.2.3 模拟输入端口 ........................................ 26 4.2.4 模拟输出端口 ........................................ 27 4.2.5 硬件设备的搭建 ...................................... 27 4.3 测控系统的软件设计 ........................................ 28
4.3.1 数据采集程序 ........................................ 28 4.3.2 数据测量程序 ........................................ 30 4.3.3 数据运算程序 ........................................ 31 4.3.4 PID控制程序 ......................................... 32 4.3.5 数据输出程序 ........................................ 35 4.4 实验结果分析 .............................................. 36
4.4.1 实验运行结果 ........................................ 36 4.4.2 实验结果分析 ........................................ 37
5. 改进方案 ....................................................... 39
5.1 方案一 .................................................... 39
5.1.1 设计构思 ............................................ 39 5.1.2 测控系统的硬件设计 .................................. 39 5.1.3 测控系统的软件设计 .................................. 40 5.1.4 实验结果及分析 ...................................... 41 5.2 方案二 .................................................... 42
5.2.1 设计构思 ............................................ 42 5.2.2 测控系统的硬件设计 .................................. 42 5.2.3 测控系统的软件设计 .................................. 42 5.2.4 实验结果及分析 ...................................... 43 5.3 方案三 .................................................... 44
5.3.1 设计构思 ............................................ 44 5.3.2 测速系统的硬件设计 .................................. 44