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用于教育目的的计算机化实验室显着增长特别是用于运动控制的实验室。它们代表了各种工业应用中不断扩大的领域并成为以安全的方式使用通常昂贵或独特的实验室设备进行实时实验的宝贵工具。NI LabVIEW等软件应用程序的开发和不断改进允许轻松实现控制算法并使用虚拟仪器创建用户友好的界面。
互联网速度的提高和连接的可靠性有助于远程实验室的扩展用户可以从远程位置连接到实验室工作台并进行工程实验。这使得实验室可以在大学之间共享从而大大提高了其经济可持续性和实用性。学生以2或3人为一组执行任务的能力有助于发展他们之间的协作和合作技能。
实验室在电力电子和电动领域的各种课程中提供教学工具。作为工程和应用科学学科的一个组成部分控制理论处理动态系统的复杂行为。因此它在工程专业学生的教育中起着重要作用。
带有级联控制器的传统闭环运动控制系统由三个主要组件组成运动控制器、受控设备电机和反馈设备-用于位置、速度和电流测量。反馈器件还将受控输出变量转换为其他变量反馈信号将其与错误检测电路中的输入控制信号进行比较。通过这种方式控制器确定信号的偏差并通过复杂的算法生成新的控制信号。
在机电一体化和电力电子领域实验室有进一步的计算机化发展潜力。此外这些实验室总是基于具有固定机械结构的测试台这导致设备成本增加以便涵盖许多不同的实验。此外很少涉及工业机器中广泛使用的主要组件如线性平台、线性秤台、绝对编码器、旋转变压器的实验。
开发的通用柔性机械平台利用智能BLDC电机和驱动器线性平台和线性刻度如图1所示。它代表了精确位置控制的各种工业应用微电子、机器人、汽车和激光切割行业、数控铣床、硬盘制造等。 虽然LabVIEW编程环境提供了构建通用图形界面所需的所有工具但要组织基本的控制和指示器并安装到前面板屏幕中并非易事。考虑到在表示实验室实验时需要真实主义已经创建了一个虚拟移动线性载物台。
它实时可视化移动桌子的运动并显示其相对于舞台中心的当前位置。两个指示器显示感应式接近开关检测到的紧急末端限位。此外还可以确定其他几个领域
状态区域
提供有关电机速度、加速/减速和负载利用率、直流母线电压、硬件温度、紧急状态和警报的实时信息。
指挥区
通过按钮提供系统功能。可能会触发以下事件
• 伺服驱动器初始化–将所有参数上传到伺服驱动器并检查它是否准备好被激活;
• 伺服驱动器诊断–打开上面讨论的附加诊断窗口。允许对要执行的系统状况进行全面分析并在未来进行调整;
• 电机开/关–手动激活/停用电机的控制;–轴归位程序–自动移动工作台以找到线性刻度的索引信号并根据该索引校准当前位置;查找紧急末端限位开关的坐标并将软件限位设置在它们前面10mm处;
• 手动线性载物台控制–提供线性载物台的基本手动定位功能;
• 自动线性平台控制–允许根据任务执行可编程运动控制数据采集和系统中重要电流和电压的图形表示;动态系统的一些预选阶跃响应;控制系统实验——倒立摆、摄像机检测等
高级多用途图形窗口
基于LabVIEW虚拟仪器的用于通信、诊断、控制和数据采集的新型软件工具。该平台可用于试验各种类型的柔性机械系统因为提供了工业机器中广泛使用的五个反馈设备的接口线性刻度、旋转变压器、增量编码器、绝对编码器和霍尔传感器换向。它可以作为实验基础在存在参数模型不确定性、机械干扰和噪声的情况下与许多控制算法进行比较和实验。因此该平台可以成为本科生和研究生以及行业从业者的宝贵学习工具。
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