虛擬儀器(簡稱VI)是在計算機的顯示屏上虛擬了傳統儀器面板的計算機化儀器,并盡可能多的用計算機的程序來完成由硬件電路完成的信號調理和信號處理的功能。操作人員在計算機的屏幕上操作虛擬的儀器,就象操作真實的儀器一樣,完成對被測量的采集、顯示、分析、處理、存儲及數據生成。這使得虛擬儀器比其他電子儀器更為通用,在組建和改變儀器的功能和技術性能方面更為靈活、更為經濟,更能適應迅猛發展的當代科學技術對測量技術和測量儀器不斷提出的更新的要求。為此,儀表的虛擬化技術研究變得非常重要。 本論文主要包含以下內容：儀器的虛擬化技術研究；控制算法及信號處理技術；電機調速檢測系統的設計開發。旨在學習研究虛擬儀器的基礎上,結合我校實驗室的電機調速實驗設備,采用VI技術構建了一個電機調速的檢測控制系統,取代目前實驗室機組所用的電壓表、電流表、示波器等傳統表計,同時為進行虛擬PID控制算法的研究提供一個試驗平臺。這是虛擬儀器在電力拖動中的一個新的應用,具有一定的工程價值和教學科研價值。 首先,文章闡明了虛擬儀器的概念,發展現狀、及趨勢,說明研究學習虛擬儀器技術的意義價值,并歸納比較了虛擬儀器的多種軟件開發環境及總線標準。提出了一般虛擬儀器軟件的設計流程。這些都為更好的應用虛擬儀器技術,來完成電機調速檢測系統的設計開發,奠定了扎實的理論基礎。 其次,文中還將儀器開發過程中涉及的數字信號處理技術及控制算法做了研究總結。包括PID控制算法、信號頻域分析、時域分析、數字濾波、窗函數及其在LabVIEW中對應的程序模塊。為電機調速檢測系統的設計開發奠定了良好的技術基礎。 最后,硬件上選用一般PC機、研華數據板卡PCI-1712L,軟件上選用NI公司LabVIEW,成功完成了電機調速檢測儀的設計開發,并通過實驗測試。該軟件儀器可實現原理顯示、時頻分析、數字濾波、失真分析、信號統計、系統參數特性測定、PID調節、結果分析、實時數據采集、顯示、存儲、報告打印等功能。它由信號采集、信號處理和結果顯示三大部分構成,但是除了信號采集部分是由硬件實現之外,其余均由軟件實現,更顯示出虛擬儀器在測控領域的優越性。 虛擬儀器技術目前在電力拖動中應用最多的是在測量領域,它不僅可以完全代替傳統的儀器,而且具有傳統儀器不可替代的功能,特別是對于一些非標準的或超常規的測量測試要求,應用虛擬儀器技術可以起到非常顯著的效果。進一步顯示了虛擬儀器在測量控制領域的優越性。
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