基于LabVIEW的船模试验水池实时数据采集系统研究

摘要

船模试验水池是19世纪70年代兴起的用于船模试验的水池，并且已经成为水动力学实验的一种设备，其中主要的是船模拖曳试验水池。船模拖曳试验由电动拖车牵引船模进行,通过船舶模型了解船舰的运动、航速、推进功率及其他性能。在船模进行拖曳试验中，船模会在水池中产生各种各样的数据。这些数据对分析船模性能，船模的控制以及船模的运动特性等起着至关重要的作用。传统的船模拖曳试验水池平台的数据采集系统往往存在采集数据单一，实时性不强，数据存储回放困难，扩展性受限制等问题。随着虚拟仪器技术兴起，采用LabVIEW软件搭建数据采集系统解决了传统数据采集系统的种种问题。本论文研究设计了一种基于LabVIEW的船模试验水池的实时数据采集系统。
　　本论文以穿浪双体船水池样机（船模）航行自控系统中的LabVIEW数据采集系统为研究对象。该数据采集系统不仅可以独立运行于其他船模，还可以配合特定船模控制系统进行船模功能的扩展。在穿浪双体船水池样机（船模）航行自控系统中，基于LabVIEW的实时数据采集系统在串联DSP控制系统，伺服控制系统以及其他子系统中过程中起到了极其关键的作用。系统运用了当下使用广泛的虚拟仪器技术，选取美国国家仪器公司（NI）的LabVIEW软件进行系统构建，并实时地与DSP控制系统中的TMS320F2812-DSP芯片进行数据传输。通过陀螺仪等传感器采集船模的实时航行数据，数据经串口采集到控制器中。该数据采集系统将TMS320F2812-DSP丰富的片上资源、较高的数据处理能力与功能强大的图形化编程虚拟仪器开发平台 LabVIEW相结合，并通过以太网接口将采集到的船模实时数据传送到 PC机中，实时地进行系统的数据采集、分析、数据处理、存储、图形化显示以及数据回放等功能。
　　本文还介绍了整个穿浪双体船水池样机航行自控系统的方案设计和实现，并通过实地进行的大量的实验和后期的数据分析整理，验证了整个航行自控系统的减摇作用的实现，也验证了基于LabVIEW船模拖曳试验水池平台的实时数据采集系统完成了在航行自控系统中的任务，对船模试验水池的实时数据采集具有很好的理论和实践指导意义。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究发展现状及趋势

1.3 课题研究的主要内容

第2章 虚拟仪器与LabVIEW

2.1虚拟仪器VI

2.2 LabVIEW语言简介

第3章 穿浪双体船水池样机航行自控系统方案设计

3.1 系统整体方案设计

3.2 系统组成

3.3 穿浪双体船水池样机调试试验

3.4 本章小结

第4章 LabVIEW实时数据采集系统方案设计

4.1 LabVIEW实时数据采集系统方案设计要求

4.2 实时数据采集系统的通信方式

4.3 实时数据采集系统的实时性实现

4.4 实时数据采集系统的数据存储的实现

4.5 实时数据采集系统多任务的实现

第5章 LabVIEW实时数据采集系统软件设计

5.1 LabVIEW实时数据采集系统软件主界面

5.2实时数据采集模块

5.3历史数据查询模块

5.4控制部分模块

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1课题总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

附录1

附录2