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應用領域
能源/電力
使用的產品
CompactRIO, LabVIEW, LabVIEW FPGA, LabVIEW Real-Time
挑戰
開發一個引擎仿真測試係統以提高Samsung Techwin公司生產的燃氣渦輪引擎的性能。
應用方案
以NI LabVIEW和CompactRIO平台取代龐大而繁冗的數據采集係統，實現基於PC的de仿fang真zhen和he測ce試shi環huan境jing。燃ran氣qi渦wo輪lun引yin擎qing由you於yu應ying用yong了le各ge種zhong不bu同tong的de複fu雜za技ji術shu，對dui其qi綜zong合he性xing能neng的de測ce試shi相xiang當dang困kun難nan。通tong常chang測ce試shi和he分fen析xi不bu會hui在zai真zhen實shi的de引yin擎qing上shang進jin行xing，因yin此ci設she計ji並bing驗yan證zheng燃ran氣qi渦wo輪lun引yin擎qing控kong製zhi器qi的de硬ying件jian和he控kong製zhi算suan法fa便bian成cheng了le一yi個ge頗po具ju難nan度du的de挑tiao戰zhan。
shejizhengquedeyinqingfangzhenqiduiyuwomendeyanzhengnenglixiangdangguanjian，womenjiezhufangzhenqijianyanyinqingkongzhiqishifouanquankekao。weileshixiananquanerjingzhundeyinqingkongzhi，womenbixuzaijichengdaozhenshideyinqingzhiqianduikongzhiqiyingjianhekongzhisuanfajinxingyanzheng。
我們的目標是設計一個虛擬引擎（引擎仿真器）來提高引擎控製器的性能指標。我們在PC上運行NLabVIEW並使用緊湊而堅固的NI CompactRIO平(ping)台(tai)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)，實(shi)現(xian)了(le)整(zheng)個(ge)仿(fang)真(zhen)和(he)測(ce)試(shi)環(huan)境(jing)。設(she)計(ji)出(chu)來(lai)的(de)虛(xu)擬(ni)引(yin)擎(qing)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)與(yu)真(zhen)實(shi)引(yin)擎(qing)一(yi)樣(yang)的(de)物(wu)理(li)信(xin)號(hao)，提(ti)供(gong)了(le)驗(yan)證(zheng)控(kong)製(zhi)器(qi)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)係(xi)統(tong)的(de)最(zui)優(you)方(fang)案(an)。
通tong過guo燃ran氣qi渦wo輪lun引yin擎qing的de數shu學xue模mo型xing，我wo們men可ke以yi計ji算suan出chu引yin擎qing的de性xing能neng參can數shu。然ran後hou將jiang這zhe些xie性xing能neng參can數shu轉zhuan變bian為wei真zhen實shi的de物wu理li信xin號hao，作zuo為wei引yin擎qing控kong製zhi器qi的de輸shu入ru輸shu出chu。經jing過guo反fan複fu測ce試shi，我wo們men可ke以yi驗yan證zheng控kong製zhi器qi的de硬ying件jian和he算suan法fa，提ti高gao可ke靠kao性xing，減jian少shao調tiao試shi(校準)事件並且幫助我們防止意外的故障發生。
開發過程
開發控製器算法的過程中，我們使用了 NI LabVIEW，LabVIEW Simulation Interface Toolkit 2.0, The MathWorks, Inc. MATLAB® and Simulink® software, 和 Visual C++。整個開發過程由一個開發者花費9個半月完成。
係統配置
燃氣渦輪引擎的仿真係統包括以下部分：虛擬引擎（仿真器），燃氣渦輪引擎控製器，控製算法（應用程序），仿真服務器。仿真器包括一個數學模型，計算引擎的動態特性參數，執行實時操作和狀態計算，輸出參數。仿真器通過通用的I/O模塊將輸出的參數轉變成壓力／溫度／RPM等物理信號進行輸出。我們在8槽的CompactRIO的平台上通過FPGA和實時應用編程實現了實時操作，I/O以及對仿真服務器的通信。
引擎控製器是執行引擎控製的硬件，我們為引擎控製器配備了高性能的 CPUbingjiangkongzhiqiyuyinqingtongguodianlanlianjie。kongzhisuanfashiyinqingdecaozuoluojihekongzhibuchang，shiyinqingkongzhizuizhongyaodebufen，womenbixugenjujutizhibiaobianxiesuanfachengxu。zuihouyoufangzhenfuwuqiguanlifangzhenqidecaozuo，shujucunchuyijiyonghujiemian。
我們的仿真器在 NI CompactRIO平台上結合了 FPGA編程和實時係統編程。用可重配置機箱中的FPGA實現了高速濾波器和 I/O，將基於實時操作係統的控製算法下載到實時控製器上進行實時運算。
我們起初使用cRIO-9102，8槽1百萬門 FPGA的可重配置機箱，開發過程中發現FPGA規模不夠，因此改用 cRIO-9104，8槽3百萬門FPGA的可重配置機箱。在模擬輸出模塊中我們還加入了緩衝電路，因為 cRIO-9263的輸出電流隻有幾mA。
運行仿真服務器上的程序，用戶可以進行如下操作：yinqingzhuangtaidezanshixiugai，fangzhenshezhixiugai，fangzhenqidong，zanting，tuichuyijifangzhenyinqingzuizhongzhuangtaideshedingdeng。yinqingzhuangtaijiancechengxuxuyaojiangyingyongchengxuzhongdegegecaozuoxingweidoutongzhiyonghu，baokuoyinqinggaihuandexianshiheshujucunchudeng。yinqingzhuangtaijiancechengxuzaikaifahetiaoshizhongdoushizuizhongyaodebufen。
以前基於PXI的係統在尺寸和重量上給便攜式要求帶來了困難。而 windows操作係統也不適於有確定性要求的應用。CompactRIO平台在以上兩方麵非常有吸引力，非常適合開發者實現新的控製和監測概念。CompactRIO上配備的實時操作係統為我們的係統確保了實時性，而LabVIEW為FPGA的開發大大減少了開發成本。
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