胡风云　胡典龙

[摘 要]转盘是风洞结构的重要部分，其控制的准确性对风洞试验有很大的影响。本文介绍了转盘的一种控制方法，通过工控机驱动控制卡，通过脉冲的形式来控制伺服电机的旋转，从而实现转盘的精确定位。控制程序用LabWindows/CVI编写，可方便与风洞其他测控程序进行集成。

[关键词]转盘 控制系统 LabWindows/CVI

中图分类号：T56 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0007-01

1、概述

转盘位于风洞的试验段，是洞体结构的重要组成部分。转盘的主要作用是在试验中，载着试验模型旋转，改变模型的吹风角度。因此，就要求转盘在承载一定重量旋转的情况下，转速平稳，定位精确，并要保证一定的转速。本文以某风洞转盘为例，介绍一种通用的转盘控制方案。

2、控制方案

某风洞转盘控制要求如下：

（1）外置式β角Φ4m无级变速转盘，可以正反转，最小转角步长0.1°，最低转速不小于1.0°/s（满负载时），转盘角度给定及限位保护由计算机控制；

（2）转动范围为±360°；

（3）控制精度为±0.05°；

针对以上要求，设计控制方案为采用工控机驱动控制卡，控制伺服电机实现转盘的定位功能。控制方框图如（图1）：

其中，工控机采用凌华工控机；控制卡采用凌华四轴运动控制卡PCI-c154；安川伺服驱动器及伺服电机；欧姆龙20位光电式增量编码器。

控制方式为：控制计算机通过运动控制卡PCI-c154发出指令（脉冲CW/CCW、方向等信号）到伺服控制单元SGDV-120A01A，控制伺服电机SGMGV-13ADC61转动，当到达给定值电机停止运转。控制计算机负责控制转盘机构的全部运动过程，并能在显示器上显示角度实时值。

3、程序实现

该控制程序采用LabWindows/CVI 2009编写。LabWindows/CVI是National Instruments 公司（美国国家仪器公司，简称NI 公司）推出的交互式C语言开发平台。LabWindows/CVI将功能强大、使用灵活的C语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来，利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了C语言的功能，为熟悉C语言的开发设计人员编写检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。

控制界面如（图2）所示：

凌华PCI-c154控制卡提供了两种定位控制模式即绝对位置控制模式和相对位置控制模式。区别在于，绝对位置是以后的每个位置都是以起点来定位，而相对位置是下一次的位置都是以上一次的位置来定位。可根据实际使用情况来决定采用哪种运动模式。

“伺服ON”：对控制卡进行初始化，对驱动器发出伺服ON命令，并对某些参数进行设置；

选择一种定位模式，输入旋转角度、旋转速度，选择旋转方向，点击“RUN”，伺服电机即开始工作，转盘旋转到设定位置后，停止转动。相对模式的“回开始位置”的作用等同于绝对模式的“回零位”。

“命令脉冲数”为控制卡发给驱动器的脉冲数；“反馈脉冲数”为增量编码器反馈给控制卡的脉冲数。通过两个脉冲数的对比，可看出定位的精确度及重复性。

“伺服OFF”：关闭控制卡，可使伺服电机处于自由状态；

“退出”：退出该程序。

由于该转盘采用了减速机构，转盘的旋转角度要通过减速比来换算伺服电机的旋转角度；转速的改变，除了可以改变控制卡每秒发出的脉冲数之外，还可以通过调整伺服驱动器的电子齿轮比来改变。

4、精度分析

转盘最终的精度与控制卡发出的脉冲数、伺服电机接收脉冲后旋转的角度以及机械部分的精度（如齿轮间隙等）有关。转盘机构尽量采用高精度的机械机构，控制系统在实施时也要考虑抗干扰等。通过多次测试，结果表明利用该控制方案的最终控制结果完全能够达到转盘的控制要求，而且利用CVI编写的程序易于融合到其他测控程序中，具有很强的通用性。

参考文献

[1] 施洪昌.风洞数据采集技术[M].北京：国防工业出版社，2004.

[2] 安川电机AC伺服驱动器用户手册.2007.

[3] 王建新，隋美丽.LabWindows/CVI虚拟仪器测试技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

[4] 凌华MP-C154 4轴伺服步进运动控制卡用户手册.2009.