基于發(fā)動(dòng)機性能虛擬儀器測試系統設計

　　4 軟件結構及算法

　?。?）軟件結構

　　發(fā)動(dòng)機性能虛擬儀器測試系統總體采用一種基于TCP/IP協(xié)議的客戶(hù)機/服務(wù)器（CS）結構。服務(wù)器架構為NI cFP分布式I/O體系，利用其內嵌的獨立式實(shí)時(shí)系統實(shí)現目標參量的信號采樣，并完成對目標參量的實(shí)時(shí)監測和控制；客戶(hù)機則采用通用的PC機結構，運行Windows 多線(xiàn)程操作系統，使用LabVIEW虛擬儀器平臺，借助TCP/IP協(xié)議實(shí)現，與服務(wù)器之間控制參量及檢測數據的通信，并提供GUI圖形化用戶(hù)界面，實(shí)現人機交互，完成控制參數的輸入，以及檢測數據的分析、運算和圖表顯示。

　　系統操作流程為，上電后服務(wù)器自動(dòng)啟動(dòng)存儲器中內建的LabVIEW RT實(shí)時(shí)程序，并實(shí)時(shí)偵聽(tīng)客戶(hù)機“開(kāi)始測試”的命令；客戶(hù)機開(kāi)機運行發(fā)動(dòng)機性能虛擬儀器測試主程序，完成用戶(hù)登錄、硬件配置、選擇測試項目、設置測試參數后，啟動(dòng)測試程序；服務(wù)器偵聽(tīng)到客戶(hù)端“開(kāi)始測試”命令后，按照客戶(hù)制定的硬件配置、測試項目以及測試參數開(kāi)始實(shí)時(shí)控制與數據采集，并通過(guò)TCP/IP協(xié)議將實(shí)驗數據發(fā)送給客戶(hù)機；客戶(hù)機發(fā)出PID控制命令，并對服務(wù)器發(fā)送的實(shí)驗數據進(jìn)行分析處理，完成PID控制后，按照測試項目進(jìn)行測試，分析處理測試數據，并以圖表方式顯示實(shí)驗結果；完成測試后，客戶(hù)機發(fā)出結束測試的命令，經(jīng)服務(wù)器接收確認后，結束測試。

　?。?）PID控制算法

　　本系統試驗了3種PID控制算法：位置式PID控制算法、增量式PID控制算法和積分分離PID控制算法。

　　1） 位置式PID控制算法

　　該算法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，只是將經(jīng)典的PID算法理論離散化，運用于計算機輔助測量，結構簡(jiǎn)單易于實(shí)現；缺點(diǎn)是每次輸出均與過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)，計算時(shí)要對e（k）進(jìn)行累加，計算機運算工作量大；而且，因為計算機輸出的u（k）對應的是執行機構的實(shí)際位置，如計算機出現故障，u（k）的大幅度變化會(huì )引起執行機構位置的大幅度變化。

　　2） 增量式PID控制算法

　　該算法的優(yōu)點(diǎn)是，由于計算機輸出增量，誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可以用邏輯判斷的方法去掉；手動(dòng)/自動(dòng)切換時(shí)沖擊小，便于實(shí)現無(wú)擾動(dòng)切換，此外當計算機發(fā)生故障時(shí)，由于輸出通道或執行裝置具有信號的鎖存作用，故仍能保持原值；算式中不需要累加?？刂圃隽喀（k）的確定，僅與最近k次的采樣值有關(guān)，所以較容易通過(guò)加權處理而獲得比較好的控制效果。增量式控制也有不足之處：積分截斷效應大，有靜態(tài)誤差；溢出的影響大。

　　3）積分分離PID控制算法

　　5 結 論

　　該發(fā)動(dòng)機性能虛擬儀器測試系統，實(shí)現了對發(fā)動(dòng)機的多路壓力、扭矩、轉速、功率以及溫度實(shí)時(shí)監測，并利用TCP/IP協(xié)議實(shí)現主控機對多路信號的遠程操控以及測試數據的網(wǎng)絡(luò )共享；該系統具有測量精度高、運行穩定性強，適用于多種類(lèi)型發(fā)動(dòng)機綜合性能測試。