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• 關鍵詞：                                                                風洞試驗                                                                控制系統

• 摘要：進氣道風洞試驗模型中使用電機實現運動機構的調節，以往一直都使用步進電機，隨著試驗技術的進步，模型結構越來越精細，尺寸更小的伺服電機也在模型結構中開始應用。原有的電機控制設備只能實現一路或兩路的步進電機運動控制，功能單一且設備陳舊老化，因此開發一套通用性好，功能更強，使用更方便的電機運動控制系統。本文主要對基于Trio多軸控制器下的MOTEC步進電機、伺服電機來實現風洞試驗模型的應用進行概述。

一、 系統結構

1.1實現功能

(1) 可實現最多4路步進電機 4路伺服電機的控制。使用中8個通道獨立工作，但通道之間有時序配合，要求系統的視覺同步精度達到毫秒級。

(2) 界面能手動輸入運轉方向，脈沖控制量，起點，終點值等。

(3) 可進行靜態試驗，動態試驗，保存曲線，并能保存為位圖。

1.2 系統設計

基本配置：

控制系統采用Trio ME309獨立控制器，4軸模擬全閉環控制，另外4軸步進控制，模擬采集位置。各伺服步進控制器與限位信號，采集信號，電位器信號等都單獨做成航插，方便連接。上位機使用本公司通過VC開發的系統軟件。

二、 工作過程及試驗流程

2.1工作過程

計算機根據任務需求向控制器發送控制指令，控制器接受指令后向各路步進/伺服電機驅動器發送驅動信號，驅動器根據收到的信息驅動電機轉動，電機旋轉帶動運動機構實現所需的部件運動。在控制過程中，安裝在電機軸或運動機構上的反饋裝置將位置信息提供給控制器，計算機可讀取反饋信息用于計算和監視。

2.2 試驗流程

(1)手動調試

啟動手動調試—>設置通道參數—>檢驗方向設置—>檢驗限位開關—>計算控制變量—>手動運行并檢測—>結束。

(2)穩態試驗

啟動穩態試驗流程—>設置流程控制參數—>運行試驗自動控制—>所有通道歸零—>系統初始—>等待開始（風洞流場穩定，提供1個觸發信號并計時）—>所有通道到位置1(錄像)—>延時T(給風洞信號，執行數據采集)—>等待回應(風洞完成采集)—>所有通道到位置2(錄像)—>延時T(給風洞信號，執行數據采集)—>等待回應(風洞完成采集)-------- >所有通道到位置n(錄像)—>延時T(給風洞信號，執行數據采集)—>等待回應(風洞完成采集)—>結束(計時完成，錄像結束)。

(3)動態試驗

啟動動態試驗流程—>設置通道控制參數—>運行試驗自動控制—>所有通道歸零—>系統初始—>等待開始（風洞流場穩定，提供1個觸發信號并計時）—>自動運行(按文件)—>結束(計時完成，錄像結束)。

三、控制系統

3.1 主要功能

(1) 讀取或保存曲線文件，并能將當前曲線保存為圖片。

(2) 可對伺服軸進行PID調節，進行參數設置。

(3) 直觀顯示各種數據，通道名稱，目標位置，實際位置，限位狀態等。

(4) 可任意選取顯示/隱藏各通道曲線。

(5) 手動調試功能：可任意通道選擇，啟停通道，起終點設置；限位常開、常閉選擇；電機旋轉方向選擇；速度/加速度/控制量的設置，全部復位，單軸復位；手動方向移動，調試參數單獨保存與讀取。

(6) 穩態試驗功能：導入手動調試中的速度/加速度參數，自動輸入控制點數量(0~200)，可方便設置每個軸的速度加速度，控制點位置，延時等參數。采集延時設為0，當前點不進行采集，直接移動到下一點。并能將參數單獨保存與讀取。

試驗運行時，能顯示總控制點數，當前點數，當前延時，采集等的顯示?？蛇M行啟動，暫停，繼續，停止等操作。

(7) 動態試驗功能：通過記事本編輯數據文件，格式第一數據為時間，各通道位置。數據之間通過空格區分，一行作為一組數據。軟件通過各點時間與位置自動規劃運動軌跡，保證對應時間移動到相應位置處，進行平滑運動。時間間隔必須相等，否則各點運動不平滑。

試驗運行時，能顯示錄像采集，數據采集，試驗計時等的顯示。可進行啟動，暫停，繼續，停止等操作。

3.2界面介紹

菜單及工具欄，包括文件操作，文本操作，參數設置等基本操作。

左邊參數顯示區：

實時顯示8通道名稱、反饋值、目標值、起始限位狀態、終止限位狀態。名稱，顯示手動調試中設置的通道名稱。反饋值，實時顯示測試的通道位置。目標值，顯示穩態試驗和動態試驗時將要移動到的位置。起始/終止，顯示起始與終止限位狀態，觸發時顯示紅色，平時灰色。

曲線顏色，選擇/取消顯示8通道測試曲線顏色。

右邊曲線顯示區：

進行穩態試驗與動態試驗時顯示選擇通道的時間與行程曲線。橫坐標為試驗時間，縱坐標顯示移動的行程。試驗前要正確設置行程與時間，否則不能完整顯示。相關設置在系統參數中。

3.3菜單介紹

打開文件、保存文件、保存位圖、手動調試、穩態試驗、動態試驗、系統參數、退出系統。這些功能實現在功能介紹中以介紹。

四、結束語

此系統已成功應用，并且各項指標達到或超過客戶要求，系統穩定可靠。軟件開發考慮周全，符合客戶要求，并且提供許多方便快捷的操作方式，菜單、按鈕、快捷鍵多種方法操作；并且顯示各種運行數據，比較直觀。