虚拟仪器(简称VI)是在计算机的显示屏上虚拟了传统仪器面板的计算机化仪器,并尽可能多的用计算机的程序来完成由硬件电路完成的信号调理和信号处理的功能。操作人员在计算机的屏幕上操作虚拟的仪器,就象操作真实的仪器一样,完成对被测量的采集、显示、分析、处理、存储及数据生成。这使得虚拟仪器比其他电子仪器更为通用,在组建和改变仪器的功能和技术性能方面更为灵活、更为经济,更能适应迅猛发展的当代科学技术对测量技术和测量仪器不断提出的更新的要求。为此,仪表的虚拟化技术研究变得非常重要。 本论文主要包含以下内容：仪器的虚拟化技术研究；控制算法及信号处理技术；电机调速检测系统的设计开发。旨在学习研究虚拟仪器的基础上,结合我校实验室的电机调速实验设备,采用VI技术构建了一个电机调速的检测控制系统,取代目前实验室机组所用的电压表、电流表、示波器等传统表计,同时为进行虚拟PID控制算法的研究提供一个试验平台。这是虚拟仪器在电力拖动中的一个新的应用,具有一定的工程价值和教学科研价值。 首先,文章阐明了虚拟仪器的概念,发展现状、及趋势,说明研究学习虚拟仪器技术的意义价值,并归纳比较了虚拟仪器的多种软件开发环境及总线标准。提出了一般虚拟仪器软件的设计流程。这些都为更好的应用虚拟仪器技术,来完成电机调速检测系统的设计开发,奠定了扎实的理论基础。 其次,文中还将仪器开发过程中涉及的数字信号处理技术及控制算法做了研究总结。包括PID控制算法、信号频域分析、时域分析、数字滤波、窗函数及其在LabVIEW中对应的程序模块。为电机调速检测系统的设计开发奠定了良好的技术基础。 最后,硬件上选用一般PC机、研华数据板卡PCI-1712L,软件上选用NI公司LabVIEW,成功完成了电机调速检测仪的设计开发,并通过实验测试。该软件仪器可实现原理显示、时频分析、数字滤波、失真分析、信号统计、系统参数特性测定、PID调节、结果分析、实时数据采集、显示、存储、报告打印等功能。它由信号采集、信号处理和结果显示三大部分构成,但是除了信号采集部分是由硬件实现之外,其余均由软件实现,更显示出虚拟仪器在测控领域的优越性。 虚拟仪器技术目前在电力拖动中应用最多的是在测量领域,它不仅可以完全代替传统的仪器,而且具有传统仪器不可替代的功能,特别是对于一些非标准的或超常规的测量测试要求,应用虚拟仪器技术可以起到非常显著的效果。进一步显示了虚拟仪器在测量控制领域的优越性。
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