CC BY
180
Крюков А.И., Кузнецов А.В., Тройков С.М., Шубникова И.С., Бебенин В.Г., Палагута К.А.
ФГБОУ ВПО «Московский Государственный Индустриальный Университет», Москва, Россия
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ LABVIEW ДЛЯ РАЗРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ
В современной образовательной среде высших учебных заведений существует серьезная проблема -отсутствие прямой связи между теоретическими основами знаний и их практическим применением. Особенно остро эта проблема стоит при подготовке специалистов в области систем управления летательных аппаратов. Заполнить подобный пробел можно с помощью специальных программно-аппаратных решений на основе лабораторных стендов. Однако порой данные стенды оказываются излишне сложными для студентов и не оправдывают своего назначения для закрепления базовых знаний. Студент абстрагируется от теоретических основ и выполняет лабораторный практикум по пунктам, не углубляясь в понимание его первооснов. Хорошим решением в сложившейся ситуации является применяемый во МГИУ для студентов целевого набора ФГУП «НПЦ АП им. акад. Н.А.Пилюгина» направления 220400 «Управление в технических системах» лабораторный практикум на основе среды разработки LabVIEW и системы сбора данных myDAQ.
Набор простых элементов схемы и интуитивно понятный графический язык программирования LabVIEW позволяют абстрагироваться от вопросов, связанных с передачей данных на уровне протоколов, и вопросов, касающихся умения программировать на языках как высокого, так и низкого уровня.
В ходе лабораторных работ студенту предлагается разработать интерфейс пользователя для управления различными элементами стенда на основе его принципиальной электрической схемы и заданного алгоритма работы.
Применяя LabVIEW в сочетании системой сбора данных myDAQ студенты могут как осуществлять сбор и анализ сигналов, так и управлять простыми процессами. Используя технологию LabVIEW, myDAQ хорошо подходит для изучения электронных устройств и сбора данных с датчиков, что позволяет студентам измерять и обрабатывать сигналы реального мира.
Для ознакомления с возможностями устройства сбора данных myDAQ создан стенд (рис. 1), позволяющий настроить управление восьмью цифровыми выходами, к которым подключен семисегментный индикатор с дополнительной секцией в виде точки, сфомировать сигнал на светодиоде с помощью ЦАП и оцифровать сигнал тумблера и потенциометра с помощью АЦП. Все элементы на схеме подключены на прямую к портам myDAQ, что позволяет видеть реакцию интерфейса в среде LabVIEW без каких-либо искажений.
а) б)
Рис. 1. Интерфейс пользователя (а) и расположение элементов на стенде (б):
1 - NI myDAQ; 2 - светодиод; 3 - тумблер; 4 - потенциометр; 5 - семисегментный индикатор с дополнительной секцией в виде точки.
Следующим шагом освоения основ управления устройствами и сбором данных служит лабораторная работа (рис. 2) по измерению окружающей температуры с помощью термистора. Выполнение лабораторной
работы предполагает решение следующих задач:
Создать систему сбора данных с термистора;
Разработать систему нагрева;
Выполнить индикацию режима работы.
К устройству сбора данных myDAQ (рис. 2) подключена электрическая схема, содержащая термистор, расположенный напротив фена, управляемого через контактное и бесконтактное реле, два светодиода (зеленый и красный). Для отображения запуска фена установлен флажок. На стенде размещена вебкамера.
Рис. 2. Расположение элементов на стенде:
1 - камера; 2 - фен; 3 - флажок; 4 - myDAQ; 5 - зеленый и красный светодиоды; 6 - бесконтактное реле; 7 - контактное реле; 8 - термистор.
Предполагается, что интерфейс пользователя (рис. 3) содержит: элемент отображения текущей температуры и порога;
ползунок настройки порога, при переходе через который графиком температуры происходит переключение светодиодов и индикатора 3; индикатор превышения порога; кнопку включения фена; переключатель режимов работы; кнопку выключения приложения; элемент отображения видеосигнала.
Рис. 3. Примерный вид интерфейса программы
Следующий шаг подготовки студента предполагает освоение специфики управления различными устройствами, такими как, например, шаговые привода, сбор данных с датчиков и т.п. Хорошим примером подобного рода задач служит лабораторная работа по управления двумя сервоприводами с установленной на них веб-камерой (рис. 4).
а
)
)
б
Рис. 4. Расположение элементов на стенде (а):
1 - NI myDAQ; 2 - элемент питания; 3 - бесконтактное реле; 4 - стабилизатор напряжения на 5В; 5 - разъем для подключения сервоприводов; 6 - кожух сервоприводов; 7 - веб-камера; интерфейс
пользователя (б): 1 - изображение с веб-камеры; 2 - регулироква положение камеры; 3 - переключатель режимов работы; 4 - настройка скорости вращения камеры в автоматическом режиме; формирование управляющих ШИМ-сигналов на сервопривода.
Выполнение лабораторных работ подобного рода позволяет научить студентов использовать на практике полученные теоретические знания.
Применение технолигии LabVIEW позволяет в разы сократить процесс разработки электронных устройств позволяя гибко перенастраивать систему на интуитивно понятном графическом языке программирования под изменяющиеся задачи в области автоматизации научных исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Суранов А. Я. LabVIEW 8.20: Справочник по функциям. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 536 с.
2. Руководство по эксплуатации устройства сбора данных NI myDAQ. -М.: National Instruments
Corporation, 2011. - 54 с.
3. Тройков С. М., Палагута К. А. Полунатурное моделирование электронной системы управления двигателем внутреннего сгорания (ЭСУ ДВС), Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 331-333.
4. Палагута К.А., Чиркин С.Ю., Тройков С.М. Использование среды MatLab для моделирования системы управления ДВС, Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 1. С. 58-60.
5. Палагута К.А., Кузнецов А.В., Система измерения параметров взаимодействия автомобиля с грунтом, Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 60-61.
