LabVIEW設(shè)計、搭建以及測試賽車的燃料電池系統(tǒng)虛擬儀器

LabVIEW設(shè)計、搭建以及測試賽車的燃料電池系統(tǒng)虛擬儀器

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司

我們?yōu)榉苼喬卦O(shè)計了一個汽車空調(diào)模擬系統(tǒng)，其功能包括：獨(dú)立控制9個比例積分微分(PID)控制回路，比如發(fā)動機(jī)、泵和風(fēng)扇流速、加熱器、冷卻閥等；可靈活設(shè)置測試參數(shù)；通過自定義算法實(shí)現(xiàn)的高級數(shù)據(jù)分析；用于輔助工程操作的參考表。

借助三個功能模塊開發(fā)硬件

為了重現(xiàn)真實(shí)的“車載”空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行條件，我們開發(fā)了由三個功能塊組成的硬件： 水冷凝器 - 流量可變的冷水回路，用于模擬汽車散熱器；蒸發(fā)器 - 由固態(tài)繼電器(SSR)控制的鍋爐，模擬汽車駕駛艙的熱負(fù)載；制冷電路 - 30 KW AC-3伺服電機(jī)，其中變頻器通過電磁離合器驅(qū)動汽車壓縮機(jī)。

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為0到6,000 rpm，具有高加速動力特性。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動閥用于調(diào)節(jié)氟利昂流速。 我們采用釬焊板換熱器水乙二醇而非R-134a氟利昂氣體來進(jìn)行不同物態(tài)之間的熱交換。 此外，我們把電路元件連接到電轉(zhuǎn)探針，以*控制所有的循環(huán)調(diào)節(jié)參數(shù)和系統(tǒng)數(shù)學(xué)描述特性參數(shù)。

硬件控制系統(tǒng)的開發(fā)基礎(chǔ)是NI AT-MIO板卡和帶有32路模擬輸入（包括溫度、磁場和科里奧利流量計、壓力變送器、扭力計、壓縮機(jī)拖曳電機(jī)的角速度）的NI SCXI-1000機(jī)箱。

我們在具有6路模擬輸出的NI SCXI-1124 模塊的基礎(chǔ)上采用多回路調(diào)節(jié)任務(wù)來控制熱水器的SSR功率調(diào)節(jié)、三向電動冷卻閥、變頻器，進(jìn)而控制壓縮機(jī)拖動和冷凝器和制冷機(jī)回路泵。

我們借助NI SCXI-1162和SCXI-1163光隔離數(shù)字量輸入模塊開發(fā)了用于SCXI系統(tǒng)的完整試驗(yàn)臺數(shù)字化控件，包括手動命令、執(zhí)行器和燈。 我們還通過機(jī)電回路和軟硬件系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)督來實(shí)施安全控制，軟硬件系統(tǒng)包含一個看門狗工具，在故障情況下可自動啟動掉電命令。 在該系統(tǒng)設(shè)計中使用NI產(chǎn)品便無需再使用可編程邏輯控制器(PLC)。

測試結(jié)果很大程度上取決于與采集信號密切相關(guān)的復(fù)雜計算，而Centro Ricerche Fiat工程師依靠精確的溫度測量提供了高質(zhì)量的測試結(jié)果。 因此，我們選擇NI SCXI作為高性能信號調(diào)理平臺的原因是，每個模擬輸入通道都具有獨(dú)立的測量放大器、2 Hz低通濾波器以及精確的冷端溫度補(bǔ)償傳感器。

多種軟件

我們設(shè)計的系統(tǒng)軟件首先執(zhí)行熱回路的初始穩(wěn)定階段，然后模擬汽車運(yùn)行階段的電機(jī)轉(zhuǎn)速周期。 在測試階段，軟件可繪制所有數(shù)據(jù)的趨勢圖和XY圖，并保存到外部數(shù)據(jù)庫文件。

*個步驟是執(zhí)行任意階段的閉環(huán)選擇并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。 該系統(tǒng)共采用 9 個控制策略，再返回到5個同時運(yùn)行的PID回路。 由于系統(tǒng)非常復(fù)雜，我們使用ANSI C編程語言和LabVIEW來進(jìn)行軟件開發(fā)，以便Centro Ricerche Fiat工程師可自由設(shè)置測試臺和使用系統(tǒng)。

仿真階段是基于可調(diào)時間周期的壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化。 在該周期內(nèi)，系統(tǒng)保持回路運(yùn)行在恒定狀態(tài)。 我們使用具有不同掃描時間的多線程結(jié)構(gòu)，設(shè)置命令和任務(wù)的優(yōu)先級，重生成精確的電機(jī)轉(zhuǎn)速曲線，從而對程序執(zhí)行時間進(jìn)行高精度控制。

接下來，我們改變PC/SCXI硬件架構(gòu)，轉(zhuǎn)而使用NI PXI-1011組合機(jī)箱。 通過這樣的升級，我們使用SCXI信號調(diào)理模塊，同時也可以將 NI PXI-8176 嵌入式控制器用作為汽車CAN總線接口模塊。

使用監(jiān)控控件開發(fā)用戶界面

我們使用模擬測量、PID回路狀態(tài)、壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速等監(jiān)控控件來開發(fā)用戶界面主面板。 文字訊息面板會通過紅色下劃線文字顯示任何系統(tǒng)事件、信號報警和異常??情況。

測試臺工程師可使用三個獨(dú)立的帶狀圖面板來打開或關(guān)閉任何模擬測量曲線。 該功能對于分析測試中的物理瞬態(tài)現(xiàn)象非常有用。

我們還為Centro Ricerche Fiat工程師開發(fā)了特定文本輸入面板，用作為評論記錄器，可隨時將消息或觀察結(jié)果寫入測試報告文件，并可在離線數(shù)據(jù)分析時定位特殊事件。

我們還為用戶界面添加了一系列服務(wù)面板，比如I/O配置、高級硬件診斷以及警報和日志文件管理面板。

借助LabVIEW我們可以重復(fù)使用ANSI C代碼，從而大幅縮短軟件開發(fā)時間，使得Centro Richerche Fiat編程人員可以集中精力開發(fā)測試臺控制功能。

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虛擬儀器）為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司，為您提供全套的系統(tǒng)集成服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟件開發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級與改造。其服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域。涵蓋了從研發(fā)、測試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。

      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司經(jīng)N認(rèn)證，已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴，為您提供運(yùn)動控制、電子設(shè)計、視覺和射頻以及無線等諸多領(lǐng)域的解決方案，技術(shù)咨詢以及資源整合。所提供服務(wù)確保符合NI產(chǎn)品認(rèn)證和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更有效地使用NI資源，提供優(yōu)質(zhì)的NI產(chǎn)品及LabVIEW軟件服務(wù)。

    北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司不但代理NI全系列產(chǎn)品，更為您提供LabVIEW軟件服務(wù)。在NI產(chǎn)品使用過程中，或者由于時間關(guān)系，或者NI產(chǎn)品本身功能比較復(fù)雜，導(dǎo)致工作無法順利開展。這些都可以交給我們來解決。我們不僅僅是代理，更為您提供技術(shù)解決方案。公司在設(shè)備開發(fā)與集成方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，為您提供完整的解決方案?？梢蕴峁┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械加工、有機(jī)玻璃設(shè)計與加工、電路設(shè)計、機(jī)箱選型、開孔與絲印、線纜及連接器選型與加工等服務(wù)。

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