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摘 要

电力取代蒸汽成为新能源以后，经过多年的发展，电机已经是我们生活中密不可分的一个部分，小到家庭生活，大到大型工业生产，都离不开电机的使用。而对电机转速的控制，则是电机使用过程中最重要的环节。因此，如何快速准确的控制电机转速具有重大的研究意义。同时，将电机转速控制在一个合适的范围内，在一定程上也具有节约资源，保护环境的意义。

本文论述了基于NI数据采集卡的电机转速控制系统开发的过程。首先介绍了直流电机和虚拟仪器，阐述了二者的现状及发展趋势。其次，介绍了本电机转速控制系统工作原理以及各组成部分的设计情况，本课题测试所用到的NI USB6341 数据采集卡，欧姆龙E6A2-CW3C脉冲编码器以及EG-530AD 6v ccw电机。最后，介绍了PID控制、转速传感器与检测、电力电子与 PWM 控制等基本的工作原理并使用在整个转速控制系统中。

在本论文的第三个部分，设计了基于计算机的LabVIEW/DAQ测控平台，完成了直流同步电机的转速控制系统的建立，通过调整PID参数，观察电压波形和电机转速调试效果，最终实现了对电机转速闭环PWM输出控制。  

关键词：LabVIEW/DAQ 　PID控制　 直流电机

The motor speed control system based on NI data acquisition card

Abstract

The emergence of electric motors has replaced steam as a new source of energy for human beings. After so many years of development, the motor has become an inseparable part of our life, small to family life, big to large industrial production, all cannot leave the use of the motor. And control of motor speed, it is the most important steps in the process of motor used. Therefore, how to adjust the motor speed accurately and quickly is of great significance. At the same time, the motor speed is controlled in a suitable range, and it also saves resources and protects the environment.

This paper discusses the development of motor speed control system based on NI data acquisition card. The current situation and development trend of dc motor and virtual instrument are introduced. Secondly, introduces the working principle of the motor speed control system and the design of each component, this topic test used NI USB6341 data acquisition card, omron E6A2 - CW3C pulse encoder and CCW EG - 530 - AD 6 v motor. Finally, the basic working principles of PID control, speed sensor and detection, power electronics and PWM control are introduced and used in the whole speed control system.

In the third part of this paper, design a LabVIEW/DAQ based on computer measurement and control platform, completed the establishment of dc speed control system of synchronous motor through adjusting PID parameters, observation of voltage waveforms and motor speed debugging result, finally realizes the control of motor speed closed-loop PWM output.

Keywords: LabVIEW/DAQ;PID control;Dc moto;

目 录

第一章 引言 1

1.1 概述 1

1.2电机转速控制系统现状分析 1

1.2.1直流电机 1

1.2.2数据采集 2

1.2.2虚拟仪器 2

1.3本课题主要工作 2

第二章　电机转速控制系统的测试平台搭建 4

2.1硬件总体结构 4

2.2电机 4

2.2.1交流伺服电动机 5

2.2.2直流伺服电动机 6

2.2.3本课题使用的电机 7

2.3数据采集卡 9

2.3.1本课题使用的数据采集卡 10

2.4测速方案 10

2.5电机驱动方案 11

2.6整体硬件 11

第三章　电机转速控制系统的软件设计 13

3.1前面板的设计 13

3.2程序框图的设计 14

3.2.1数据采集程序 14

3.3.2数据测量程序 15

3.3.3数据显示程序 16

3.3.4PID控制程序 16

3.3.5电机控制程序 20

第四章　系统调试 22

结语 24

参考文献 25

致谢 26

附录1：程序前面板 27

附录2：程序框图 28

第一章 引言

1.1 概述

随着科技水平的不断提高，电机转速测量与控制在日常生活乃至社会生产中占据着越来越重要的地位^[1]。早期的电机，其转矩和转速的测量采用机械模拟式方式，这样的测量方式特点是数据读取、数据记录、数据整理以及实验报告的生成均采用手动操作。这样的方式产生了很多不确定因素，如电源电压的波动、频率的波动、负载的波动等因素，导致仪表指针读数不准确。此外，由于采用人工进行数据采集和数据处理，会造成工作耗时，实验数据误差加大，实验重复性差^[2-3]。

控制技术与电工电子技术的飞速发展，单片机的广泛应用，带动了电机测量和控制技术的发展，出现了通过逻辑电路和单片机控制电机的转速的方式^[4]。这种方式虽然可行但是存在着逻辑电路线路复杂、产品制成后难以进行修改，编成语言难度大而且具有局限性。这样的方式已经不能满足现代社会生产的要求^[5-7]。

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