基于LabVIEW的步進電動機性能測試系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、在航空航天工程設(shè)計中，步進電機因為其簡單可靠的特性而得到廣泛應(yīng)用。步進電機是一種將數(shù)字脈沖量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)或直線增量的特殊電機，具有快速起停、精確步進、無累計誤差等優(yōu)點。衛(wèi)星驅(qū)動機構(gòu)上使用的步進電機主要用于衛(wèi)星姿態(tài)控制、衛(wèi)星太陽能電池陣列的對日定向轉(zhuǎn)動等功能。
　　為了實現(xiàn)對衛(wèi)星運行的精確控制，為驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計和電機選型提供基礎(chǔ)，需要完成對所用步進電機各項性能指標的全面測試。目前，國內(nèi)對步進電機性能測試方面，還存在著許多不足之處，在測

2、試系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化測量實現(xiàn)，測試精度和數(shù)據(jù)處理等方面還有待進一步研究。為了促進我國航天事業(yè)的發(fā)展，提高步進電機性能測試的效率和精度，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，基于虛擬儀器技術(shù)LabVIEW平臺，研制了一套完整的步進電機性能測試系統(tǒng)。
　　首先，論文在現(xiàn)有的電機性能測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，深入分析了研究對象兩相混合式步進電機的原理和特性，提出了基于虛擬儀器技術(shù)LabVIEW平臺的測試方案，使用了角度編碼器、轉(zhuǎn)矩傳感器、電渦流傳感器、加速

3、度傳感器來完成電機性能參數(shù)的測量;使用美國國家儀器公司(NI)基于FPGA的R系列可編程智能采集卡PXI-7852，開發(fā)用戶自定義功能的采集控制模塊。
　　其次，完成了電機性能測試系統(tǒng)的硬件平臺研制。針對測試系統(tǒng)的一體化測量要求設(shè)計了靈活可靠的機械結(jié)構(gòu)，確保工裝精度;為測試系統(tǒng)的電機驅(qū)動和傳感器測量設(shè)計了可靠的電氣連接方案，針對電氣信號的干擾性和兼容性問題開發(fā)了專用的信號接口模塊。
　　然后，對測試系統(tǒng)的軟件開發(fā)進行了詳細的

4、設(shè)計和研究。使用LabVIEWFPGA模塊，通過編程實現(xiàn)基于高性能FPGA的電機控制模塊和信號采集模塊設(shè)計，開發(fā)了底層FPGA與上位機的通訊接口;完成了上位機嵌入式控制器的運行控制、數(shù)據(jù)處理、曲線擬合、波形分析、顯示保存等功能的應(yīng)用程序設(shè)計。
　　最后，進行了步進電機的性能測試試驗，通過數(shù)字濾波、曲線擬合和時頻分析等數(shù)據(jù)處理算法，分析了試驗內(nèi)容和試驗數(shù)據(jù)，對研制的測試系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的評價。試驗結(jié)果表明，研制的測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定，測量