摘要：机电设备对伺服驱动系统在精度和动态特性等方面的要求越来越高，采用虚拟仪器技术，建立了基于美国国家仪器有限公司( ni)的数据采集卡和lahview的伺服系统性能测试台。通过测试台控制系统向伺服系统发送不同的运动控制指令，同时对电机的转速、转矩和电流等参数进行采集，从而得到伺服系统的稳态和动态性能参数。

    关键词：labview;伺服系统：性能测试

    中图分类号：tm 301.2文献标志码：a文章编号：1673-6540(2010)07-0016-04

    在伺服驱动系统的研发过程中，为满足伺服驱动系统的性能要求，不仅要对电机的基本参数进行测试，还耍进一步检测伺服驱动系统内部的电流环和速度环的控制性能。本文采用虚拟仪器技术建立伺服系统性能测试台，降低系统的开发成本和周期，方便对伺服系统性能的测试和分析。

    在采用手动操作的传统电机性能测试方法中，存在着测试时间不同步、人为因素影响大及工作效率低等缺点。本文采用美国国家仪器有限公司( ni)的pci6251数据采集卡为核心，并结合labview软件来开发伺服系统性能测试台，其主要功能如下：
(1)手动或自动设置伺服电机的目标转速和输出转矩；

(2)实时检测伺服电机转速；

(3)实时检测伺服电机输出转矩；

(4)实时检测伺服驱动输出电流；

(5)计算稳态转速波动、稳态（零速）转矩波动、稳态转速和转矩的稳态误差；

(6)计算在各种测试给定模式下电机转速和输出转矩的超调量、上升时间、稳定时间；

(7)根据测试需求，具有良好的系统可扩展性。

    与传统测试方法相比，基于虚拟技术的测试平台省去了如显示仪表等许多测试系统必需的硬件；其测试过程完全由计算机自动完成，速度快、精度高、大大提高了工作效率；另外，还能储存试验数据以备查询回放，绘制试验曲线，以及打印试验报告。

    如图1 所示，测试台硬件部分主要由待测电机、模拟负载、各种传感器、数据采集卡，以及装有labview软件的计算机组成。

    (1)传感器。传感器将待测参数的测量值转换成可用的电输出信号。该测试台中，与负载电机同轴相联的旋转编码器将待测电机的转速值转换成正交脉冲信号；而待测电机的输出转矩值则是通过扭力传感器转换成10 k+5 k的脉冲信号；伺服驱动的三路输出电流经电流传感器( lem)转换成o～25 ma的电流信号后，再经过阻值可调的采样电阻转变成电压信号，由pci6251板载的a/d转换器进行同步采样后得到数字信号。

    (2)数据采集卡。该测试系统采用ni公司的pci6251数据采集卡。数据采集卡主要有3个功能：一是由多路转换开关完成对多点多通道信号的分时采样；二是将信号的采样值由a/d转换器转为幅值离散化的数字量，或由u/f转换器转换为脉冲信号以适应计算机工作jli；三是通过采集卡上的模拟输出口对电机的目标转速和负载进行控制。

    (3)装有i，abview软件的计算机。所有的虚拟仪器都通过labview软件定制，充分体现了“软件就是仪器”的理念。随着测试需求的变化，只要修改相应的程序即可适应新的需求，易于维护和扩展。

    (4)模拟负载。其由磁粉制动器和稳压电源组成，磁粉制动器和电机同轴相连，而稳压电源为其提供输入电流。通过装有labview的计算机和数据采集卡来控制稳压电源的输出电流，从而实现电机输出转矩的给定。

    测试台软件部分以labview 8 2为开发平台，如图2所示，主要包括驱动程序模块、测试采样模块、界面操作和显示模块、参数性能分析模块、数据库及报表模块等。下面对各个模块作简要介绍。