开发一种基于Matlab与LabVIEW的电机测试平台

发布时间: 2024-08-20

来源: 电子工程世界

本期带来基于Matlab与LabVIEW联合开发的电机测试平台，LabVIEW是一款图形化开环设计软件，可以实现VXI、串口、GPIBPXI等总线的通信，具有良好的通用性能，可以极大的缩短系统的研发时间，提高工作效率。本系统能实时采集电机在不同工况运行下的各种参数，对电机的电压、电流、功率等进行监测，实现对电机性能的检测。LabVIEW通过SIT工具包调用来实现Matlab对电机启动的电流等信号进行分析与处理。

1、系统构成

系统基于虚拟仪器为核心的测试平台，其数据采集卡选用的是美国NI公司产品，并配以外围电机驱动电路如直流电机的供电电源控制、起动大电路等部分，由程序来控制外围驱动电路以实现对电机的起动和制动控制。整个过程充分发挥了计算机在数据处理、显示和存储上的强大功能，使得整个测试系统的高效性得到了保证，极大提高了系统的灵活性。编程环境选择LabVIEW编程语言，并结合Matlab对电机信号处理分析，充分利用二者的混合编程技术，提高电机测试平台的效率。

2、硬件系统设计

电机测试系统硬件主要包括为电机提供能量及驱动的电机控制柜，用于测量电机功率信息的功率分析仪，两电机间用于测量扭矩、电机转速的扭矩传感器，为系统降温的水冷系统和用于测量水冷系统水温的温度采集卡，读取系统数字信号及模拟信号的数据釆集卡。

3、软件系统设计

利用LabVIEW良好的人机交互特性，将所需调用的参数和仿真信息全部显示在界面上，以便实时观测电机各参数检测结果。

4、Matlab实时通讯

LabVIEW通过仿真接口工具包（SIT）可调用MATLAB/Simulink程序并能够实现同步通讯。安装MATLAB、LabVIEW和仿真接口工具包SIT后打开MATLAB，运行edit MATLABrc，在打开的MATLABrc 文件末尾添加：

addpath('C:Simulation InterfaceToolkit'); % 将SimilinkInterface Toolkit添加到Path中

NISIT_Add Paths;

NISITServer;

MATLAB，在命令窗口上会出现以下信息:

Starting the SIT Server on Port 6011

SIT Server started

打开Simulink可以在Libraries找到NISIT Blocks 模块。建立MATLAB与LabVIEW实时通讯主要分为两个步骤，即指定模型路径和控件与模型建立连接。

（1）指定MATLAB仿真路径

打开前面建立的LabVIEW控制界面，选择工具下的SITConnection Manager, 进入配置页面。首先选择Modeland Host选项卡，在Current Model中，指定Sinulink路径

（2）控件与模块建立连接

选择Mappings选项卡，指定LabVIEW前面板中输入控件、波形图表与永磁同步电机矢量控制系统MATLAB/Simulink仿真模型模型的参数一一对应。

%%%%%%%%%总体改变%%%%%%%

%%%% n 行波波数

%%%% u 定转子动摩擦系数

%%%% ke 摩擦材料的等效刚度

%%%% R 转子等效半径

%%%% Dz 轴向阻尼系数

%%%% Dr 转子光电总阻尼

%%%% Fn 预压力

%%%%电机工作频率

%%%%行波波长

%%%%%%%%%%总体改变%%%%%%%%

%%%%%%%%%%%%%%%%参数值

J17=9;

J18=0.2;

J19=2.6E+09;

J21=3.10E-03;

J25=9300;

J26=10;

J27=70000;

J29=0.00014;

J30=0.0005;

J20=1.5E-03;

J22=0.00000066675;

J23=0.000000142;

J24=0.0005;

J28=2*3.1415926*J27;

%%%%%%%%%%%%%%%%%参数值

gain0=J17/J21;

gain1=1/gain0;

gain2=gain0;

gain3=gain1;

gain4=2*J18*J19*J22;

gain5=2;

gain6=J17*J21;

gain7=1/J23;

gain8=J21/gain0/J28;

gain9=gain1;

gain10=60/3.1415926/2;

gain11=2*J17*J19;

gain12=J25;

gain13=1/J24;

gain14=1;

或者，通过LabVIEW的MATLABScript节点实现LabVIEW与Matlab的混合编程。MatlabScript节点属于数学的公式节点选板中。使用Math Script有两种方法：使用LabviewMath Script窗口；或者在图形程序中使用MathScript节点。和Matlab比较两者编程语法结构完全相同，并支持从Matlab编译环境的程序导入LabVIEWMath Script，方便开发人员进行程序的移植，缩短开发周期。