基于虚拟仪器和Simulink的运动控制系统虚拟实验平台设计

ＩＳＳＮ１００２４９５６　实验技术与管理　第３２卷第８期２０１５年８月　ＣＮ１１—２０３４／Ｔ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．８　Ａｕｇ．２０１　５　基于虚拟仪器和Ｓｉｍｕｌ　ｉｎｋ的运动控制系统虚拟实验平台设计　邢雪宁，张厚升，季　画　（山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博　２５５０４９）　摘　要：开发了一套运动控制系统的虚拟实验平台。该实验平台用ＬａｂＶＩＥＷ　ＳＩＴ工具包实现和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的　通信，结合ＬａｂＶＩＥＷ图形显示和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ数据处理，能方便、直观地将实验结果呈现出来，降低了实验成本，　提高了学生的学习兴趣，并能充分发挥学生的自主创新能力。　关键词：运动控制系统；虚拟实验；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ＬａｂＶＩＥＷ；ＳＩＴ　中图分类号：ＴＰ２７６；ＴＰ３９１．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２—４９５６（２０１５）８—０１１４—０４　一　‘Ｄｅｓｉ　ｇｎ　ｏｔ　ａ　ｖｉ‘　ｒｔｕａｌ１　　ｅｘｐｅｒｉ‘　ｍｅｎｔａｌ１　　ｐｌ‘　一ａｔｔ　ｏｒｍ　ｔ一　ｏｒ　ｍｏｔｉ’　ｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ１　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＬａｂＶＩＥＷ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　Ｘｉｎｇ　Ｘｕｅｎｉｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｈｏｕｓｈｅｎｇ，Ｊｉ　Ｈｕａ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ　２５５０４９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｕｓｉｎｇ　ＳＩＴ　ｔｏｏｌｋｉｔ　ｔｏ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ　ＬａｂＶＩＥＷ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ＬａｂＶＩＥＷ　ｇｒａｐｈｉｃ　ｄｉｓｐｌａｙ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ，ｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｃｏｓｔ，　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｉｎｔｅｒｅｓｔ　ｉｎ　ｌｅａｒｎｉｎｇ，ａｎｄ　ｃａｎ　ａｌｓｏ　ｇｉｖｅ　ｆｕｌｌ　ｐｌａｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ；ｖｉｒｔｕａ１　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ＬａｂＶＩＥＷ；ＳＩＴ　实验教学在“电力拖动自动控制系统一运动控制系　统”课程教学中的作用至关重要。良好的实验环境不　必须保证这两个软件数据类型的一致，以保证两者之　间的传输数据。本文利用虚拟仪器工具包ＳＩＴ与　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行通信，然后调用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的方法　］。系　但能够直观、形象地显示实验结果，而且能很好地帮助　学生理解实验内容，提高学生的学习积极性和创新能　统生成了可执行程序，并打包ＬａｂＶＩＥＷ２０１１、ＭＡＴ—　ＬＡＢ７．０和ＳＩＴ２０１１运行引擎生成可安装程序，可以　在电脑上安装运行。　力。但是，由于学校的实验设备比较陈旧，只能做一些　简单的演示性实验；因为实验设备较少，以指导教师操　作为主，不能在实验中使学生都得到动手实践的机会。　同时，由于设备自身的局限性，在电动机起动和运行过　程中，电流及转速的变化情况不易观察到，因而不利于　学生对各类控制系统性能的理解，在该课程实验教学　方面往往不能取得满意的效果。笔者将ＬａｂＶＩＥＷ图　形显示和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的数据处理结合在一起　＿３Ｉ，研发　１主要设计内容　本实验系统设计了电力拖动自动控制系统课程中　的全部实验，这些实验分为直流拖动控制系统实验和　交流拖动控制系统实验两部分＿５　］。　直流拖动控制系统实验主要有：（１）单闭环有静　了一套虚拟实验平台，从而较好地解决了以上问题。　对于将ＬａｂＶＩＥＷ以及Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行混合编程，　收稿日期：２０１５—０２　０９　差、无静差转速负反馈调速系统；（２）单闭环无静差转　速负反馈一变电压、定负载调速系统；（３）单闭环电流　截止转速负反馈调速系统；（４）单闭环电压负反馈调速　基金项目：山东省高等学校科技计划资助项目（Ｊ１１Ｉ　Ｇ２５）；山东理工大　学教学研究项目（１２０１２）　作者简介：邢雪宁（１９７８一），男，山东淄博，硕士，副教授，主要从事自动　系统；（５）单闭环电压负反馈和带电流正反馈调速系　统；（６）单闭环转速负反馈调速系统；双闭环直流调速　系统；（７）三闭环直流调速系统；（８）Ｏｄ一口配合控制有　环流可逆调速系统；（９）双闭环直流脉宽可逆调速　系统。　控制技术相关的教学与科研工作．　Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｄｕｔｘｉｎｇ＠１６３．ｃｏｒｎ