测控系统原理与设计

第1章

1、为什么说仪器技术是信息的源头技术?

答： 信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础。仪器是一种信息的工具，是信息时代的信息获取——处理——传输的链条中的源头。因此说，仪器技术是信息的源头技术。

2、为什么现代测控系统一般都要微机化?

答： 将微型计算机技术引入测控系统中，不仅可以解决传统测控系统不能解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性，显著增强测控系统的自动化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级换代等等。

3、微机测控系统有哪几种类型?画出它们的组成框图

答： 测控仪器或系统可分为三大类——单纯以测试或检测为目的的“测试(检测)仪器或系统”，单纯以控制为目的的“控制系统”和测控一体的“测控系统”。

第2章

1、模拟输入通道有哪几种类型?各有何特点?

答： 按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟输入通道可分为集中采集式(简称集中式)和分散采集式(简称分布式)两大类型。

集中式的特点是多路信号共同使用一个S/H和A/D电路，模拟多路切换器MUX对多路信号分时切换、轮流选通到S/H和A/D进行数据采集。

分布式的特点是每一路信号都有一个S/H和A/D，因而也不再需要模拟多路切换器MUX。每一个S/H和A/D只对本路模拟信号进行数字转换即数据采集，采集的数据按一定顺序或随机地输入计算机。

2、什么情况下需要设置低噪声前置放大器?为什么?

答： 由于电路内部有噪声源存在，使得电路在没有信号输入时，输出端仍输出一定幅度的波动电压，这就是电路的输出噪声。把电路输出端测得的噪声有效值折算到该电路的输入端即除以该电路的增益K，得到的电平值称为该电路的等效输入噪声。

如果加在该电路输入端的信号幅度比该电路的等效输入噪声还要低，那么这个信号就会被电路的噪声所“淹没”。为了不使小信号被电路噪声所淹没，就必须在该电路前面加一级放大器——“前置放大器”。只要前置放大器本身的等效输入噪声比其后级电路的等效输入噪声低，加入前置放大器后，整个电路的等效输入噪声就会降低，因而，输入信号就不会再被电路噪声所淹没。

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测控电路课程设计说明书

步进电机控制器设计

专业班级：

姓 名：

学 号：

指导老师：

完成日期：

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目录

一 设计要求与目的 …………………………………………………………2

二 系统原理方案设计 ………………………………………………………2

1 步进电机理论知识………………………………………………………2

2.1 H桥双向驱动电路……………………………………………………3

2.2 ULN2003A集成芯片驱动 ……………………………………………4

3 单片机控制系统 ………………………………………………………5

三 软件设计 …………………………………………………………………6

1 程序流程图………………………………………………………………6

2实验源程序 ………………………………………………………………6

3模拟仿真对程序调试 ……………………………………………………9

4绘制原理图及PCB图 ……………………………………………………10

四 系统硬件设计制作…………………………………………………………11

1 器件选型检测 ……………………………………………………………11

2 安装调试 …………………………………………………………………12

3硬件调试中出现的问题及解决措施 ……………………………………12

四 课程设计总结和心得体会…………………………………………………12

五 参考文献……………………………………………………………………13

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一、设计要求及目的

设计完成一个步进电机的控制实验，要求采用H桥驱动方式，能够实现电机的正转、反转、加速、减速、停止。

二、系统原理方案设计

1、步进电机原理知识

步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。

基于NI实时控制器的六自由度平台测控系统设计与实现

王效亮;张芳;曾宪科;栾婷;陈成峰

【摘 要】六自由度平台测控系统是六自由度平台的电气控制部分,它通过对六路液压缸的实时闭环控制,实现对平台位姿的控制;该测控系统采用NI的计算机,配置多种类型的PXI板卡,实现了对平台的电压、电流、数字IO、CAN总线等多种接口类型的测量和控制,满足了可靠性需求;采用了典型的上下位机控制,分别进行实时计算与任务管理,解决了实时性的控制需求;采用NI的虚拟仪器Labview开发测控软件,完成实时计算平台的正解与反解模块,作动器闭环控制等功能,增强系统的功能和灵活性;目前六自由度平台测控系统的硬件部分和软件部分都已经通过了调试,对系统进行了正弦运动和暂态特性测试,实验结果表明,运行速度快,满足了平台的控制要求.

【期刊名称】《计算机测量与控制》

【年(卷),期】2019(027)002

【总页数】6页(P24-28,33)

【关键词】六自由度平台;软件;SIT仿真模型

【作 者】王效亮;张芳;曾宪科;栾婷;陈成峰

【作者单位】北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081

【正文语种】中 文 【中图分类】TP273+.5

0 引言

六自由度平台是一种模拟航天器空间运动姿态的模拟器，在其行程范围内可以模拟任意空间运动。六自由度是平台具有六个自由运动的维度，即纵向、升降、横向、俯仰、横滚、偏航[1]。通过对6个液压作动器的精确控制和解藕算法，实现对平台的6个自由度的位姿控制。其系统示意图如图1所示。

图1 六自由度平台示意图

六自由度运动平台可以实现对既定的轨迹的跟踪，作为运动仿真平台有着广泛的应用：

1)可以作为航空飞行模拟器；

环境试车台测控系统设计

摘要：利用现有的测控技术，结合航空发动机试验自身的特点，建立一套现代化的航空发动机环境试车台测控系统，用于模拟各种大气条件下航空发动机地面无冲量起动试验的状态监视及设备控制。实践证明该套系统具有较高的稳定性和可靠性，具有良好的工程应用价值。

关键词：测控系统；环境试车台；航空发动机

中图分类号：n945.23 文献标识码：a 文章编号：1001-828x（2013）07-0-01

一、系统原理

航空发动机环境试车台测控系统主要包括电气控制系统和数据采集系统两部分，为保证试验安全，同时增加视频监控系统。

电气控制系统通过对环境试车台架设备的控制，实现对试验舱内温度、湿度及进气流量的调节。数据采集系统主要对试车台架设备的温度、压力、流量、湿度等参数及发动机稳态和瞬态参数进行实时采集、记录、分析，同时对试验舱温度、气压等关键环境条件参数进行监测。系统通过高清、高速摄像机对试验舱内进行动态监视，图像保存到硬盘录像机内，可以实现试验舱内视频、音频回放。

二、测控系统构成

环境试车台测控系统包括台架数据采集系统、台架发动机电气系统和台架设备电气系统，设计方案以测控一体化、分布式结构为主要原则。 三、试车台测控系统设计

测控系统采用分布式设计，大规模使用网络化设备，温度、压力测量模块就近放置到测点附近，就可以降低压力测量容腔效应，提高压力测量的实时性。应用平台式操纵台布局，减少数显仪表应用，大量采用虚拟仪表技术，方便后续维护。鉴于试验舱内温度范围-50～70℃，湿度范围0～100%，温湿度变化范围大，测控系统硬件设备可靠性要求高，需要选用能够在高低温和湿度大环境中稳定工作的设备。

发动机台架电气系统采用基于plc系统的分布式控制方式，采用wincc控制软件编写上位机控制软件，极大地简化了控制系统结构。软件增加误操作判断，降低人为因素对发动机试验安全的影响。设备电气系统功能强大，在制冷涡轮调节方面应用前沿控制方式，实现试验设备能力范围内空气流量、温度任意调节。通过数据采集程序与控制系统监控程序进行通讯，航空发动机试验中首次将数据采集系统与控制系统融合成一个整体，实现试验数据信息共享。