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基于虚拟仪器测控系统的开发与研究

作　者: 曹爱虎
导　师: 胡明
学　校: 东北大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 虚拟仪器 LabVIEW 动态测试磁流变阻尼器减振控制
分类号: TH703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 1次
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内容摘要

虚拟仪器技术自诞生以来,一直广泛应用于测试领域。国外,虚拟仪器在控制领域的应用己有不少实例,而国内则相对较少。但是,不管是国内还是国外,对虚拟仪器在控制领域的应用都缺乏系统和深入的研究,本文的一个重点是研究虚拟仪器技术在半主动减振控制系统中的应用。文中,首先分析了虚拟仪器的基础理论及基于LabVIEW的测试系统设计和控制系统设计理论。然后,在此基础上,以机械手臂为研究对象,应用PCI-6221数据采集卡及信号调理等硬件在LabVIEW平台下开发了基于LabVIEW的动态测试系统及半主动减振控制实验系统：测试部分结合信号传感器及其适调器、积分电路、滤波电路等硬件,在LabVIEW平台下分别设计了数据采集和保存、数据回放及预处理、时域处理、频域处理的程序,完成了对结构振动信号的采集、显示、保存、回放、时域处理和频域分析；控制部分以机械手臂为研究对象,结合磁流变阻尼器及其控制器,分别设计了基于LabVIEW的Bang-Bang控制和模糊控制减振控制实验系统。实验环节,一是通过机械手臂的锤击实验验证了文中设计的基于LabVIEW的测试系统用于结构的动态测试是可行的。二是对安装了磁流变阻尼器的机械手臂在不同情形下进行锤击实验,同时采集激励和响应信号,通过分析系统的幅频特性来研究控制系统的性能。比较系统在未安装磁流变阻尼器、被动控制、半主动控制情形下的幅频特性曲线得到结论：基于虚拟仪器的控制系统用于结构的半主动减振控制是有效可行的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 测试测量仪器的发展  9
  1.2 虚拟仪器的概念、特点、发展现状及趋势  9-11
    1.2.1 虚拟仪器的概念  9
    1.2.2 虚拟仪器的特点  9-10
    1.2.3 虚拟仪器的发展现状及趋势  10-11
  1.3 虚拟仪器系统的组成  11-15
    1.3.1 虚拟仪器系统的硬件结构  11-14
    1.3.2 虚拟仪器系统的软件结构  14-15
  1.4 虚拟仪器的开发系统  15-17
    1.4.1 LabVIEW开发环境简介  15-17
  1.5 本文主要研究内容  17-19
第2章基于LabVIEW的测试系统设计  19-31
  2.1 信号调理  19-20
  2.2 数据采集  20-22
  2.3 数据记录与回放  22
  2.4 信号处理与分析  22-29
    2.4.1 信号预处理  23-25
    2.4.2 测试信号的时域分析处理  25-26
    2.4.3 测试信号的频域分析处理  26-29
  2.5 小结  29-31
第3章基于LabVIEW的控制系统设计  31-43
  3.1 基于LabVIEW的控制系统基础理论  31-34
    3.1.1 控制系统组成及原理  31-32
    3.1.2 控制系统性能要求  32
    3.1.3 控制回路的定时  32-34
    3.1.4 采样周期选择  34
  3.2 软件控制器设计及其LabVIEW实现  34-41
    3.2.1 PID控制  34-38
    3.2.2 模糊控制  38-41
  3.3 小结  41-43
第4章动态测试实验及减振控制实验研究  43-73
  4.1 机械结构动态测试  43-55
    4.1.1 动态测试  43
    4.1.2 系统硬件设计  43-47
    4.1.3 系统软件设计  47-53
    4.1.4 实验结果分析  53-55
  4.2 基于磁流变阻尼器的结构半主动减振控制  55-71
    4.2.1 被动控制、主动控制与半主动控制  56
    4.2.2 磁流变阻尼器及其控制器  56-57
    4.2.3 半主动减振控制算法  57-58
    4.2.4 减振控制实验  58-65
    4.2.5 实验结果分析  65-71
  4.3 小结  71-73
第5章结论及展望  73-75
  5.1 结论  73
  5.2 展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79

基于虚拟仪器测控系统的开发与研究

内容摘要

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