中国现代教育装备
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 实验室建设  
基于LabVIEW的电机监测与评价系统实验平台的搭建与应用
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2024-7-22 15:25:40
  [导读]针对传统电机实验平台操作复杂、实验内容单一、数据监测回放困难等问题,设计了面向航空航天伺服系统的虚实结合的电机监测与评价系统专用定制化实验平台。以上位机LabVIEW软件为基础实现采集数据保存与回放、波形绘制等功能;以数据采集卡与传感器采集系统为基础实现伺服系统电压、电流等信号的实时采集与传输。实验平台以模块化、层次化、便捷化、组合化为设计理念,突破了实验时间与场所的限制,有助于培养学生的创新意识和解决问题的能力。

  在“中国制造2025”战略背景下,随着智能制造的快速发展,伺服系统的优化设计和性能提升越来越受到关注和重视。为紧跟时代发展和培养高素质人才,各高校积极推进新工科建设和工程教育专业认证。通过完善课程体系、搭建实验平台、组织科技竞赛等方式,有针对性地提高学生的工程实践能力与科研创新能力[1]。同时,受益于计算机网络技术的快速发展,虚拟实验系统、实验教学辅助系统以及远程实验系统等得到广泛应用[2-4]。

  伺服电机控制内容涉及面广、理论性强、应用性强,学生不仅需要掌握电机原理、自动控制、计算机、机电一体化等知识,更重要的是要将理论与实践紧密结合,这就对实践教学提出了更高要求[5-6]。实验平台是理论联系实际的重要桥梁,也是创新实践的重要载体。然而现有实验平台缺乏先进性与开放性,同时存在软硬件模块较为固定、操作复杂、数据监测回放困难等问题,限制了学生主动性与创造性的发挥[7]。

  针对现有实验平台的设计缺陷,笔者以模块化、层次化、便捷化、组合化为设计理念[8-9],开发了面向航空航天伺服系统的基于LabVIEW的电机监测与评价系统实验平台。该平台能够突破实验时间与场所的限制,实现全天候实验与远程实验操作[10],有效提高了实验效率。

  1 实验平台结构

  2 负载状态信息采集系统设计

  3 上位机软件设计

  4 电机监测与评价实验

  5 结语

  本文基于LabVIEW搭建的实验平台可以进行实时数据记录与保存、历史数据的再现与评价,实现了对伺服系统的多状态监测与多性能评价,功能完善,操作便捷。实验平台兼顾功能性、便捷性、交互性与可扩展性,同时安装有远程操作模块。学生通过远程操作即可轻松完成实验。除了已设置的监测与评价功能外,学生还可以利用LabVIEW的开放实验模块与预留的采集卡模拟量、数字量通道开展探索性实验。实验平台不仅满足了学生的课程学习需要,而且提升了学生的科研创新能力,从而满足了新工科建设和工程教育专业认证的需要。

  参考文献

  [1] 安毅,王宏伟,仇森,等.“新工科”背景下“电机与拖动”虚拟仿真课程教学建设探讨[J].工业和信息化教育,2022(10):7-12.

  [2] 张云龙.基于LabVIEW的电气自动化专业虚拟实验系统设计[J].信息与电脑(理论版),2022,34(16):105-107.

  [3] 董淑惠,李建文.虚拟仿真技术在电机学课程教学中的应用研究[J].高教学刊,2022,8(14):58-61.

  [4] 刘泽,王亚东,周澳品,等.对象可变型远程实验系统在高校教学中的探索与实践[J].中国现代教育装备,2020(23):7-10.

  [5] 刘从臻,苑阳,马世伦,等.电机实验教学改革的思路与实践[J].课程教育研究,2019(11):212-213.

  [6] 孙盼,杨刚,熊义勇,等.电机实践课程的改革与创新[J].教育教学论坛,2022(4):77-80.

  [7] 宋世领,张孝琪,胡焕玲,等.建模与仿真课程的实验教学探索[J].装备制造技术,2022(5):182-183,223.

  [8] 李江旭.机电传动控制模块化实验设计[J].流体测量与控制,2022,3(6):63-69.

  [9] 董桂伟,赵国群,王桂龙,等.面向新工科的层次化实验教学体系设计与实践[J].实验科学与技术,2020,18(3):55-58,74.

  [10] 巢明,谢梦琦,高庆华,等.远程实验教学全过程一体化管理平台建设研究[J].工业和信息化教育,2022(1):76-81.

卜飞飞 顾子杰 陈文明 秦海鸿 黄文新 南京航空航天大学自动化学院


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