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近几年,国际上涌现出了很多虚拟仪器开发平台软件并被广泛应用于通讯、自动化、航空、电力电子、机械等各个领域。在我国的电子测量、机械工程诸多领域有了广泛的应用,但在发动机工况测试与控制领域的研究比较稀缺,还没有看到能够兼并发动机工况检测和电涡流缓速器检测的测控系统。因此,基于虚拟仪器技术的发动机测控系统研究是发动机测控应用技术研究领域的新课题。
本课题在对现有发动机测控技术产品的市场反馈意见、用户的需求状况进行梳理、系统分析的基础上,以稳定可靠、灵活简便、扩展性好、性价比高为设计目标,基于虚拟仪器技术开发了发动机工况特性数据采集、处理及过程控制系统软件。本设计以高度可靠的工业控制计算机作为主机,拓展数据采集与控制功能;高度集成的工业化放大隔离模块和智能化温度调理模块,实现了压力和温度等微弱信号的调理;设计和制作反馈控制执行机构一油门执行器和油耗仪。用LabVIEW的PID和Fuzzy工具控件设计和调试,开发了PID控制系统实现了恒转速和恒扭矩测试;用NI的LabVIEW软件将功能模块逐个进行程序编译,从信号采集、信号分析、信号存储显示以及反馈控制等方面进行优化设计,搭建了一套发动机测控系统平台并试验考证了系统的可靠性。首次证实发动机,在有涡流增压的条件下,采用PID控制手段可以较好地实现恒转速控制;成功地设计出实现步进电机瞬时大转速启动、大范围变速及高速转向的速度递阶;通过转速/扭矩PID算法外加极值范围转化算法和渐变算法,将0~100的突变输出量转变成0~5v的缓变量输给多功能数据采集卡,再由数据采集卡的模拟输出通道输出0~5v的缓变电压信号,保证了电源的稳定性,不仅实现了恒转速/恒扭矩控制,同时保护了设备。
系统软件分为系统登陆设置模块、参数设置模块、控制设置模块、数据监测模块四大功能模块,界面依次为试验登陆、参数设置、控制设置、试验监控四个界面。完成的测控平台,与B5、kloft500系列缓速器对接试验表明:系统的精度和动态响应特性符合国外同类产品的性能要求,有望用于电涡流缓速器产品的检测应用试验。