一种基于LabVIEW的电动直线舵机控制系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108983640A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810674701.1(22)申请日2018.06.27(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人范元勋雷建杰潘卫东陈士云(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人薛云燕(51)Int.Cl.G05B19/04(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图7页(54)发明名称一种基于LabVIEW的电动直线舵机控制系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于LabVIEW的电动直线舵机控制系统及方法。该系统包括上位机PC、PXI机箱、NI实时控制器、RS485通信卡、舵机驱动器、直线舵机和辅助电源，上位机PC包括串口通信模块、参数设置模块、数据输入与读取模块、数据处理和显示模块；直线舵机包括直流电机、齿轮减速器、滚柱丝杠和电位计；辅助电源为舵机驱动器和直线舵机提供不同电压。控制方法为：首先开启装有LabVIEW的上位机与下位机PXI机箱，开启舵机电机与辅助电源；然后进行上位机程序串口初始化，并设置舵机运动形式；接着进行舵机指令的发送和读取；最后进行界面的实时显示。本发明控制系统程序简单、操作方便，具有较好的稳定性和人机交互性，可以高效的实现对舵机位置控制和实时检测。CN108983640ACN108983640A权利要求书1/2页1.一种基于LabVIEW的电动直线舵机控制系统，其特征在于，包括上位机PC、PXI机箱、NI实时控制器、RS485通信卡、舵机驱动器、直线舵机和辅助电源，其中：所述上位机PC通过TCP/IP总线接入PXI机箱，上位机PC的软件部分基于LabVIEW平台开发，包括串口通信模块、参数设置模块、数据输入与读取模块、数据处理和显示模块；所述PXI机箱上设有NI实时控制器、RS485通信卡，RS485通信卡与舵机驱动器连接；所述舵机驱动器接入直线舵机，所述直线舵机包括直流电机、齿轮减速器、滚柱丝杠和电位计；所述辅助电源为舵机驱动器和直线舵机提供不同电压。2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的电动直线舵机控制系统，其特征在于，所述的数据处理和显示模块，进行舵机控制指令的处理与生成，舵机自检返回指令的分析与计算，并将舵机的运行状态与位移-时间实时数据显示在LabVIEW人机交互界面上。3.一种基于LabVIEW的电动直线舵机控制方法，其特征在于，舵机的运动方式分为阶跃运动和正弦运动两种，包括以下步骤：步骤1、开启装有LabVIEW的上位机与下位机PXI机箱；步骤2、开启舵机电机与辅助电源；步骤3、上位机程序串口初始化；步骤4、设置舵机运动形式；步骤5、舵机指令的生成、发送和读取；步骤6、通过上位机界面的实时显示，监控舵机的运动过程。4.根据权利要求3所述的基于LabVIEW的电动直线舵机控制方法，其特征在于，步骤5所述的舵机指令的生成，具体如下：(1)通过“VISA配置串口”配置串口相应的波特率、传输数据位；(2)由上到下构建启动、位移与停止三个布尔量输入控件，将输入的三个布尔量转化为布尔数组，然后转化为十进制数值，并构建“条件结构”，根据按下相应的按钮后转化的十进制数字，选择对应的舵机执行功能；(3)建立“定时循环”，使整个输入程序实时运行，“定时循环”结构设定为1ms循环一次；(4)建立“加载信号设置”控件，并构建“条件结构”，可以选择阶跃信号运行模式或正弦信号运行模式；(5)给定阶跃信号与正弦信号时，通过定时循环结构，将“循环计数”与常量使用“乘”控件，并连接“正弦波”控件，生成时间间隔为1ms的逐点正弦波；(6)将所采样得到的位移数值转换为相应位置控制指令。5.根据权利要求4所述的基于LabVIEW的电动直线舵机控制方法，其特征在于，步骤(6)所述的将所采样得到的位移数值转换为相应位置控制指令，具体如下：根据直线舵机所接受的固定字符串格式，将字符串指令格式规定为07A3DATALLDATALHDATAHLDATAHHCRC，CRC＝03+DATALL+DATALH+DATAHL+DATAHH；数据处理方法为：首先将采样位置数值利用“乘”控件将数值放大100倍，并利用“转换为长整型”控件将其转换为32位长整型数据，然后利用“强制类型转换”控件转化为字符串并将其转化为一维数组，该一维数组包含四个元素，每个元素为八位，然后根据给出的舵机控制指令格式，采用“数组索引”提取数组中最后2个元素，并且使用“创建数组指令”将原数组中最后2个元素2CN108983640A权利要求书2/2页与2个零合并为新的数组，此数组就包含全部的控制舵机位移的信息；再引用“FOR循环”结构，使新数组的4个元素相加；接着使输出的数