基于虚拟仪器的分布式电机控制系统研究

摘要

电机在工农业生产以及日常生活中有着广泛的应用，随着现代工业的发展，分布式控制系统逐渐成为测量和控制领域的发展趋势。因此，构建一套通用的分布式电机控制系统，对于现场工业控制有着重要意义，也是使系统资源得到合理配置的最佳方式。
　　论文以分布式控制系统为理论依据，模块化设计思想为基础，研究开发了一套通用分布式电机控制系统。系统由监测与控制后台、采集与控制终端、功率驱动模块和各种被控电机组成。
　　设计了以AVR ATmega1280单片机为核心的采集与控制终端，应用 PID算法对电机进行控制并为监控后台提供底层硬件支持，终端把采集到的数据传送到监控后台，实现后台对被控对象的实时监控。
　　监控后台由虚拟仪器开发平台——LabVIEW完成，通过Modbus—RTU通信协议实现对各种被控电机的高精度实时控制，具有清晰直观的过程监控，可以把采集到的数据进行实时存储。
　　最后，以无刷直流电机为例，对其结构、工作原理及控制策略进行了研究，建立了数学模型，基于Matlab/Simulink建立了电机模型并得出仿真结果。然后以无刷直流电机为被控对象，构建了一个分布式电机控制系统并进行了测试。测试结果表明设计方案合理，系统工作稳定可靠，能够实现对被控电机的实时监控，达到了预期的设计需求。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 分布式控制系统综述

1.3 国内外DCS的发展现状

1.4 论文的主要研究内容

第2章 虚拟仪器技术

2.1 虚拟仪器概述

2.2 虚拟仪器编程环境

2.3 本章小结

第3章 分布式电机控制系统的总体设计

3.1 控制系统设计原则

3.2 分布式电机控制系统的总体设计方案

3.3 控制系统硬件电路整体方案设计

3.4 虚拟仪器监控后台整体方案设计

3.5 本章小结

第4章 控制系统采集与控制终端设计

4.1 采集与控制终端的设计

4.2 IPM智能功率模块

4.3 终端各功能模块的设计

4.4 终端软件程序的设计

4.5 本章小结

第5章 控制系统监控后台设计

5.1 基于LabVIEW的监控后台设计

5.2 LabVIEW监控后台子程序设计

5.3 本章小结

第6章 系统测试与分析

6.1 无刷直流电机

6.2 基于Matlab/Simulink的无刷直流电机建模与仿真

6.3 系统测试

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢