利用labview為風機系統(tǒng)控制軟件測試開發(fā)硬件在環(huán)仿真器
概述：使用NI TestStand、LabVIEW實時模塊、LabVIEW FPGA模塊和NI PXI平臺創(chuàng)建用于西門子風機控制系統(tǒng)的嵌入式控制軟件發(fā)布的硬件在環(huán)（HIL）測試系統(tǒng)。
由于我們的軟件定期發(fā)布控制器的軟件新版本，我們需要測試軟件，驗證這些軟件將會在風力站的環(huán)境下可靠執(zhí)行。在每個軟件發(fā)布時，我們在現(xiàn)場使用軟件之前，需要先在工廠接受性能測試。這個全新的測試系統(tǒng)讓我們能夠自動化這個流程。
從過去系統(tǒng)中學到的經(jīng)驗
我們之前的測試系統(tǒng)是在10年前開發(fā)的，它基于另一個軟件環(huán)境和PCI數(shù)據(jù)采集板卡。測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和性能無法滿足我們對全新的測試時間和擴展性的需求。維護也十分困難，并且不能自動化完成有效的測試。它還缺乏對測試結(jié)果自動生成文檔和測試的可跟蹤性，不提供所需的遠程控制功能。此外，過去的HIL測試環(huán)境不支持多核處理，因此我們無法利用新多核處理器的計算能力。
未來系統(tǒng)的決定
在評價可用的技術(shù)之后，我們選擇了LabVIEW軟件和基于PXI的實時現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）硬件，開發(fā)我們?nèi)碌臏y試解決方案。我們相信這個技術(shù)會帶來靈活性和可擴展性，滿足我們未來的技術(shù)需求。同時，我們從NI提供的服務(wù)與產(chǎn)品質(zhì)量中，建立了對解決方案的信心。
由于我們在測試內(nèi)部系統(tǒng)中并沒有深入的開發(fā)經(jīng)驗，我們將開發(fā)外包給位于丹麥的CIM Industrial Systems A/S公司。我們選擇CIM Industrial Systems A/S是因為他們具有測試工程能力和歐洲多的LabVIEW認證架構(gòu)師。CIM成功開發(fā)了這個項目，我們對得到的服務(wù)感到十分高興。
靈活的實時測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
全新的測試系統(tǒng)通過在LabVIEW實時模塊系統(tǒng)中，運行組件仿真模型，仿真實時風機組件的行為，為被測系統(tǒng)提供仿真信號。

圖2：西門子風力測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
主計算機包含直觀的LabVIEW用戶圖形界面，能夠方便地通過在面板中移動組件進行調(diào)整。Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用程序與兩個不兼容實時任務(wù)的外部儀器進行通信。

圖3：主計算機具有直觀的LabVIEW用戶圖形界面。
在主計算機上的軟件通過以太網(wǎng)與位于PXI-1042Q機箱中的LabVIEW實時目標進行通信。LabVIEW實時模塊運行通常包含20到55個并行執(zhí)行的仿真DLL的仿真軟件。這個解決方案能夠調(diào)用使用幾乎所有建模環(huán)境開發(fā)的用戶模型，例如NI LabVIEW控制設(shè)計與仿真模塊、The MathWorks, Inc. Simulink?軟件或是ANSI C代碼。我們仿真循環(huán)的典型執(zhí)行速率是24 ms，為滿足未來處理能力擴展需求提供了大量裕量。
用于定制風力渦輪協(xié)議和傳感器仿真的FPGA板卡
由于缺少現(xiàn)有標準，在風機中使用的定制通信協(xié)議很多。使用基于NI PXI-7833R FPGA多功能RIO模塊和LabVIEW FPGA模塊，我們能夠與這些協(xié)議進行通信并仿真。除了協(xié)議交互之外，我們使用這個設(shè)備仿真磁性傳感器和三相電壓電流仿真。其他的FPGA板卡與NI 9151R系列擴展機箱連接，進一步提高了系統(tǒng)通道數(shù)。
全新測試系統(tǒng)的優(yōu)點
相比上一代解決方案有許多優(yōu)點。由于系統(tǒng)的模塊化特性，進行改進、修改和進一步開發(fā)十分簡單。被測系統(tǒng)可以在無需測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)任何變化的情況下進行快速替換。遠程控制功能和系統(tǒng)的簡單復制讓我們能夠在需要進行擴展時，靈活地將系統(tǒng)復制到其他站點。
仿真器為環(huán)境提供了在實驗室中驗證新軟件發(fā)布和測試特殊解決方案的能力。它還給了我們測試我們正在研究的新技術(shù)和新概念的工具。

使用LabVIEW FPGA和CompactRIO開發(fā)伺服控制系統(tǒng)
概述：利用NI LabVIEW FPGA 模塊和CompactRIO 系統(tǒng)開發(fā)出世界上臺在連續(xù)旋轉(zhuǎn)式磁盤上進行三維全息數(shù)字數(shù)據(jù)存儲的伺服控制系統(tǒng)。

全息數(shù)字數(shù)據(jù)存儲（Holographic digital data storage，簡稱HDDS）技術(shù)是光學存儲領(lǐng)域里有前景的新興技術(shù)之一。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，是把單的比特信息存儲為介質(zhì)表面的磁或光變量，正在接近其物理的極限。然而，全息存儲技術(shù)可以使數(shù)據(jù)的傳輸速率加速到10 億比特每秒，把訪問時間降低到幾十微秒，同時將數(shù)據(jù)的存儲密度增加到理論的大值，即1 萬億比特每立方厘米。　　
通過在存儲介質(zhì)的整個三維空間上編碼數(shù)據(jù)，并且利用稱為頁的大容量并行存儲塊來進行記錄和恢復，全息數(shù)據(jù)存儲技術(shù)突破了傳統(tǒng)二維技術(shù)（如DVD）的限制。

利用CompactRIO 對Daewoo HDDS 系統(tǒng)進行原型驗證
我們的H D D S 原型包括兩個主要的子系統(tǒng)：一個基于N ICompactRIO三百萬門的FPGA 系列模塊的電光運動控制系統(tǒng)和一個基于Xilinx 公司八百萬門的FPGA 電路板的視頻解碼系統(tǒng)。CompactRIO 系統(tǒng)控制著一個線性電機、一個步進電機、一個電流鏡和一個CMOS 相機。每一個運動控制環(huán)都要求的控制，所以我們利用反饋信號來控制和檢測數(shù)據(jù)。不同于傳統(tǒng)的計算型電路板，CompactRIO 系統(tǒng)使我們可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模塊來定制脈沖發(fā)生器的時序，其精度可達到一個FPGA時鐘周期。為了避免滑動，我們通過創(chuàng)建定制的用于加速和減速的數(shù)學函數(shù)，開發(fā)了復雜的電機控制算法。我們?yōu)槿N類型的電機分別設(shè)計了驅(qū)動電路，并把它們連接到CompactRIO 的輸入/ 輸出模塊上。除了運動控制，CompactRIO 還與用于視頻解碼的FPGA 電路板通信，該電路板是使用我們自有的用于視頻恢復和CMOS相機控制的信號處理技術(shù)開發(fā)的。前端MPEG解碼器積累在緩存中的數(shù)據(jù)量隨速度變化很大，CompactRIO 還通過檢查其變化來控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。

使用LabVIEW測量內(nèi)燃機氣缸壓力
概述：基于LabVIEW軟件控制的DAQ板卡，開發(fā)出OPTIMIZER——一款靈活、經(jīng)濟的基于PC的氣缸壓力測量分析系統(tǒng)。

背景
內(nèi)燃機的性能，取決于許多因素。對于給定壓縮比的情況，佳馬力和發(fā)動機扭矩會出現(xiàn)在以下情況：
? 每個氣缸的進氣口和進氣閥的進氣量均達到大
? 燃料/空氣處于適當比例
? 燃料和空氣充分混合
? 調(diào)整點火提前量，避免初始爆震
由于是燃料/空氣混合物的燃燒產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生了發(fā)動機的扭矩和動力，所以在發(fā)動機研發(fā)中重要的檢查參數(shù)就是在壓縮和做功沖程中的氣缸壓力大小及其定時。進氣歧管的臺架測試是在恒流情況下記錄一定壓降下的氣流情況。但當安裝在發(fā)動機上后，進氣歧管的氣流就變成了受活塞運動、進氣閥面積、氣閥定時和重疊時間以及流道形狀影響的非恒流過程。這些參數(shù)的共同作用，往往會導致多缸發(fā)動機不同氣缸進氣差異。
優(yōu)化發(fā)動機性能的步就是設(shè)計進氣歧管和氣閥系以大限度的給每一個氣缸提供等量空氣。對于給定的壓縮比和進氣口溫度，操作者可以通過測量點火之前壓縮沖程中的氣缸壓力來獲得進氣信息。因為油氣混合物的燃燒是一個復雜的反應(yīng)過程，牽涉到很多氣缸的幾何因素以及其它因素，如油氣混合情況、汽油辛烷值、燃料當量比、發(fā)動機溫度、空氣溫度和濕度，以及點火時間等—— 調(diào)整這些參數(shù)，以獲得佳的性能，將是一個相當大的挑戰(zhàn)。
通過觀察氣缸壓力測量值以及峰值壓力相對活塞頂死中心（Top-dead-center, TDC）的位置，發(fā)動機技術(shù)人員可以迅速將發(fā)動機調(diào)校到佳性能。由燃燒質(zhì)量分數(shù)可見，對于大多數(shù)傳統(tǒng)發(fā)動機而言，如果峰值壓力出現(xiàn)在TDC之后12到15度，并且燃燒發(fā)生在TDC附近的等容階段時，發(fā)動機將表現(xiàn)出佳性能。但在給定壓縮比和燃油辛烷值情況下，為了達到佳性能所采取的點火提前可能會因為嚴重的火花爆擊現(xiàn)象而導致氣閥過熱。因此，在性能優(yōu)化過程中，發(fā)動機技術(shù)人員需要檢測TDC之后的10和40度之間火花爆擊的氣缸壓力。如果檢測到爆震，點火提前取消，以避免活塞受損。