臺灣博碩士論文加值系統

本論文對於在機械傳動性能測試領域中應用虛擬儀器的資料獲取技術、測試分析技術、數位化測量技術和基於虛擬儀器的軟體發展技術進行了較全面、深入、系統的研究。本研究首先設計和選擇測試與控制系統的硬體部分，接著設計與開發了測試系統軟體部分，最後進行實驗室驗證。
本論文介紹了虛擬儀器的概念、軟硬體結構體系、工作原理、特點、應用及其開發平台---資料流程編程的圖形軟體LabVIEW。
在硬體設計方面，本論文對選用合適的NI的資料獲取卡、運動控制卡等系統硬體進行了研究。在軟體設計方面，作者利用美國NI公司的LabVIEW作為測試系統軟體部分的開發程式，編寫了一組程式完成機械傳動性能測試的控制、資料的採集分析及後續處理、螢幕顯示面板控制等功能。研究結果顯示，系統採用虛擬儀器的方式，可大大降低硬體成本，本論文完成了測試試驗台的自動控制和傳動性能測試中通用的傳動效率測試、資料獲取、振動雜訊分析、頻譜分析等功能。
作者利用研究與設計出的測試系統對齒輪箱的傳動效率和振動雜訊進行了測試，並對結果進行了分析，測試結果顯示，將虛擬儀器技術應用於機械傳動性能測試分析儀器是一次非常有意義的嘗試，以此為基礎的測試儀器，具有功能強、精度高、效率高、成本低、擴展性好的特點，而且介面友好，操作簡單，值得推廣應用。

This paper does general, thorough and systemic studies on the data acquiring technology, testing & analyzing, digital measuring technology and the software exploiting technology based on virtual instrument, The system are used in the testing fields of the mechanical transmission capability. In this paper, the hardware of the testing and controlling system is designed and selected then the software of the system, designed and exploited, finally, experimentation carried to verify the feasibility.
The paper introduces the concepts, software and hardware structure, principle, characteristics, applications of virtual instrument, and also develops language -- data flow programming and graphical software LabVIEW.
Concerning with the hardware, the paper discusses how to choose the feat parts、DAQ Card、motion control card for the testing system.. This paper also suggests that using LabVIEW as the basic software program, and compile a set of program to realize the controlling, data acquiring, analyzing & disposing and screen displaying functions. The result of the research indicated that adopting VI would decrease the cost of system. This paper accomplishs the functions of the mechanical driving efficiency test，data acquisition, vibration & noise analyzing, frequency chart measuring.
At last, this paper records the test about the driving efficiency of gear case and analyses the result. The test process proves that attempting to apply virtual instrument in mechanical transmission capability testing systems is successful and significative. The virtual instrument is with powerful functions, high precision, high efficiency, low cost, good expansibility, and friendly interface and can be operated simply. It is a good project that is worth to popularized and studied in the near future.

中文摘要 ii
ABSTRACT iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與目的 1
第二節 國內外研究現狀探討 2
壹、 機械傳動性能測試系統探討 2
貳、 機械傳動性能測試硬體的現狀 3
參、 機械傳動性能測試軟體的現狀 6
第三節 研究範圍與內容 8
第二章 虛擬儀器技術 10
第一節 虛擬儀器概述 10
第二節 虛擬儀器的特點 11
壹、 「測試集成」和虛擬儀器庫 11
貳、 用戶有更高的參與性 11
參、 充分利用電腦技術的成果 12
第三節 虛擬儀器測試系統的組成 13
第四節 虛擬儀器的發展 14
第三章 測試系統硬體的分析與研究 16
第一節 測試與控制系統分析 16
第二節 測試試驗台佈置的原則與要求 16
第三節 機械傳動性能試驗方案 17
第四節 測試試驗台各部件的選擇與設計 18
壹、 動力裝置的分析與選擇 18
貳、 測試裝置的確定 19
參、 磁粉制動器的介紹與選擇 21
肆、 試驗傳動裝置的選擇 22
伍、 轉速控制裝置的介紹與選擇 23
陸、 載入控制器的選用與改進 24
第四章 應用測試系統中的自動控制技術應用研究 27
第一節 自動測試系統的研究 27
第二節 自動測試系統的組成 28
第三節 PID控制器的設計 29
壹、 PID控制器簡介 29
貳、 數位PID控制器的設計 31
參、 數字PID控制器的參數整定 34
第四節 基於LABVIEW的數位PID控制器的實現 35
第五章 機械傳動性能測試系統的軟體探討 43
第一節 虛擬儀器程式的開發 43
壹、 需求分析 43
貳、 軟、硬體選擇 43
參、 設計用戶介面 44
肆、 程式設計 44
伍、 程式測試 45
第二節 數據採集探討 45
壹、 輸入模式 46
貳、 輸入範圍 47
參、 解析度 47
肆、 增益 47
伍、 採樣速率 48
陸、 雜訊抑制 49
第三節 測控系統主程序的設計 49
壹、 創建和調用SUBVI 51
貳、 自動載入模組設計 52
參、 齒輪傳動效率測試模組設計 53
肆、 齒輪傳動雜訊與振動測試模組設計 61
伍、 測試系統主程序的實現 64
第六章 實驗結果與討論 66
第一節 驗證過程 66
第二節 減速器的傳動效率試驗 70
壹、 減速器的傳動效率的計算 70
貳、 本議題傳動效率的試驗方法 72
第三節 傳動效率試驗及結果分析 72
壹、 定轉矩情況下的傳動效率 72
貳、 定轉速情況下的傳動效率 75
第四節 雜訊與振動信號的採集與分析 78
第七章 結論與未來發展 84
參考文獻 86

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