电机仿真系列-基于LabVIEW+Matlab的电机测试系统

汽车安全 3年前 (2021) admin

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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。

电机仿真系列-基于LabVIEW+Matlab的电机测试系统

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。

电机仿真系列-基于LabVIEW+Matlab的电机测试系统

%%%%%%%%%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;gain15=gain1;%%%%%%%%%%%%%转换为set_para可以用的字符串类型,并且不丢失精度temp=sym(gain0);gain0=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain1);gain1=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain2);gain2=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain3);gain3=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain4);gain4=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain5);gain5=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain6);gain6=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain7);gain7=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain8);gain8=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain9);gain9=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain10);gain10=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain11);gain11=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain12);gain12=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain13);gain13=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain14);gain14=char(vpa(temp,15));temp=sym(gain15);gain15=char(vpa(temp,15));%%%将三个simulink模型参数调整open ModerForJ.slxset_param('ModerForJ/Gain0','Gain',gain0);set_param('ModerForJ/Gain1','Gain',gain1);set_param('ModerForJ/Gain2','Gain',gain2);set_param('ModerForJ/Gain3','Gain',gain3);set_param('ModerForJ/Gain4','Gain',gain4);set_param('ModerForJ/Gain5','Gain',gain5);set_param('ModerForJ/Gain6','Gain',gain6);set_param('ModerForJ/Gain7','Gain',gain7);set_param('ModerForJ/Gain8','Gain',gain8);set_param('ModerForJ/Gain9','Gain',gain9);set_param('ModerForJ/Gain10','Gain',gain10);set_param('ModerForJ/Gain11','Gain',gain11);set_param('ModerForJ/Gain12','Gain',gain12);set_param('ModerForJ/Gain13','Gain',gain13);set_param('ModerForJ/Gain14','Gain',gain14);set_param('ModerForJ/Gain15','Gain',gain15);save_system;close_systemopen ModerForT.slxset_param('ModerForT/Gain0','Gain',gain0);set_param('ModerForT/Gain1','Gain',gain1);set_param('ModerForT/Gain2','Gain',gain2);set_param('ModerForT/Gain3','Gain',gain3);set_param('ModerForT/Gain4','Gain',gain4);set_param('ModerForT/Gain5','Gain',gain5);set_param('ModerForT/Gain6','Gain',gain6);set_param('ModerForT/Gain7','Gain',gain7);set_param('ModerForT/Gain8','Gain',gain8);set_param('ModerForT/Gain9','Gain',gain9);set_param('ModerForT/Gain10','Gain',gain10);set_param('ModerForT/Gain11','Gain',gain11);set_param('ModerForT/Gain12','Gain',gain12);set_param('ModerForT/Gain13','Gain',gain13);set_param('ModerForT/Gain14','Gain',gain14);set_param('ModerForT/Gain15','Gain',gain15);save_system;close_systemopen ModerForV.slxset_param('ModerForV/Gain0','Gain',gain0);set_param('ModerForV/Gain1','Gain',gain1);set_param('ModerForV/Gain2','Gain',gain2);set_param('ModerForV/Gain3','Gain',gain3);set_param('ModerForV/Gain4','Gain',gain4);set_param('ModerForV/Gain5','Gain',gain5);set_param('ModerForV/Gain6','Gain',gain6);set_param('ModerForV/Gain7','Gain',gain7);set_param('ModerForV/Gain8','Gain',gain8);set_param('ModerForV/Gain9','Gain',gain9);set_param('ModerForV/Gain10','Gain',gain10);set_param('ModerForV/Gain11','Gain',gain11);set_param('ModerForV/Gain12','Gain',gain12);set_param('ModerForV/Gain13','Gain',gain13);set_param('ModerForV/Gain14','Gain',gain14);set_param('ModerForV/Gain15','Gain',gain15);save_system;close_system

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。