基于Arduino和labview的直流电机控制器的实验
&我这篇文章介绍的是：如何用
Arduino和Labview控制两台直流电机，Labview作为上位机，Arduino作为下位机，要驱动电机，就需驱动板，我介绍个与
Arduino兼容的L298驱动板，它可以和ATMEGA328&
Arduino控制器上下层叠，驱动电流最大达2A。
本实验的Arduino设备源于DFrobot官方旗舰店：&
ATMEGA328&
Arduino控制器
&L298驱动板图：
&L298大功率直流电机驱动器采用LGS
公司优秀大功率电机专用驱动芯片L298P，可直接驱动2
个直流电机，驱动电流最大达2A。该电路线路布线合理、均采用贴元件片、体积小、方便安装，输出端采用高速肖特基二极管作为保护。
这个L298驱动板可以单独供电，也可以和Arduino控制器和传感器IO扩展板共用同一个电源，如果选择单独供电，电源需从上图外接电源端口接入电源，并且把跳线帽选择在PWRIN，而把VIN悬空。如下图所示：
如果你选择和Arduino控制器和传感器IO扩展板共用同一个电源，这三个板子可以上下层叠，电源就要从Arduino控制器或者传感器IO扩展板接入，跳线帽选择在VIN。
我为啥老讲电源接入问题，主要要注意如果L298驱动板和Arduino控制器和传感器IO扩展板共用同一个电源，那么这个电源的质量和功率的要求更高，由于两台电机都是耗电元件，所以运行时电流消耗较大，电源功率不够，会导致电源电压下降，致使电压达不到Arduino控制器的5V要求，程序运行不正常，上下位通信失败。我做这个实验折腾了3天，Labview和Arduino通信总是出错，后来发现是电源问题。所以你要L298驱动板和
Arduino控制器和传感器IO扩展板共用同一个电源，这个电源不能用一般学习板和手机充电的稳压器，也不能用一般的碱性电池，电源要5V
2A以上，所以我专门买了2400mA的充电电池，像下图那样。
我的实验照片里采用给L298驱动板专门供电，压在L298驱动板下的Arduino控制器用的电源是USB提供的，所以两套电源分别供电，电源的要求可以低一些。但是我还是用了功率足够的5V
3A稳压电源。
这个驱动板用四个控制端口驱动两个电机，分别是电机1的使能端口E1和转向端口M1，电机2
的使能端口E2和转向端口M2，通过Arduino程序向这4个端口发信息，就可以控制两个电机的启停，转向和速度。
E1和M1的功能表：
E2和M2的功能表：
&功能表对看懂下面的Arduino程序有帮助。
Arduino程序主要是有两个任务：1、接收上位机Labview下传的6个字节的控制命令，2、根据这6个字节，向驱动板的E1、M1、E2和M2发信息，控制两台电机的运行。
6个字节，前3个控制电机1，后3个控制电机2，第一个字节如果是0x11，则电机1启动，如果是0x22，则电机1停止，第二个字节如果是0xAA，则电机1正转，如果是0xBB，则电机1反转，第三个字节控制电机1运行速度，字节的值为0~255，值越大，电机转得越快，后三个字节是控制电机2的，看程序吧。程序中，我用了数组val[6]来存放6个字节。
int E1 =5; //连接电机1的使能端口到数字接口5
int M1 =4; //连接电机1的转向端口到数字接口4
int E2 = 6;//连接电机2的使能端口到数字接口6
int M2 =7; //连接电机2的转向端口到数字接口5
byte val[6];//上位机发出的六个电机控制字节的暂存数组
void setup()
Serial.begin(9600);//连接到串行端口，波特率为9600&
&& pinMode(M1, OUTPUT);
&& pinMode(E1, OUTPUT);
&& pinMode(M2, OUTPUT);
&& pinMode(E2, OUTPUT);
void loop()
& //Serial.available()记录了读缓冲区当前还没有被读的字节数目
& delay(10);
& if (Serial.available()&0)
//如果读缓冲区的字节没被读取完
&& for(int i=0;
i&6; i++)//for循环次数与上位机下传的字节数一致
&& {val[i] =
Serial.read();}&&
if(val[0]==0x11)&&&&&&&&&&
//电机1启动
if(val[1]==0xAA)&&&&&&&
//电机1正转
digitalWrite(M1,HIGH);
analogWrite(E1,val[2]); //电机1 PWM调速
delay(30);
if(val[1]==0xBB)&&&&
//电机1反转
digitalWrite(M1,LOW);
analogWrite(E1,val[2]); //电机1 PWM调速
delay(30);
digitalWrite(E1, LOW);
//电机1停&&&&
delay(30);
if(val[3]==0x33)&&&&&
//电机2启动
if(val[4]==0xCC)&&&&&&&
//电机2正转
digitalWrite(M2, HIGH);
analogWrite(E2, val[5]); //电机2 PWM调速
delay(30);
if(val[4]==0xDD)&&&
//电机2反转
digitalWrite(M2, LOW);
analogWrite(E2, val[5]); //电机2 PWM调速
delay(30);
digitalWrite(E2, LOW); //电机2停
delay(30);
上位机Labview的框图程序：
你看程序中的创建数组VI，是几个字节生成一个数组，再把数组变成字符串下传到Arduino控制器，是6个字节，这6个字节的用处，上文已述。
框图程序支撑的Labview前面板如下：
Labview前面板是人机交互的界面，大家可以轻松的点击鼠标，控制我桌子上的两台电机了！
Labview和Arduino程序打包下载：
两台直流电机控制.zip
&我用的Labview的版本是8.2，Arduino版本是0018，可以免费到Arduino公司网站下载。Arduino公司网址：
Arduino软硬件都是开源的，主要用于互动媒体和机器人，在国外这两个领域用它很多。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。& 基于Labview的EPS用直流电机反馈控制系统建模与仿真
基于Labview的EPS用直流电机反馈控制系统建模与仿真
摘 要：通过对汽车EPS用直流电机反馈控制系统分析，以模块化的思想建立了系统的数学模型，并以Labview软件为平台，建立了包括PID控制算法和系统干扰在内的EPS用直流电机反馈控制系统的仿真模型，给出了计算
【题　名】基于Labview的EPS用直流电机反馈控制系统建模与仿真
【作　者】晋兵营 李冠峰 宁广庆 王立宪
【机　构】郑州铁路职业技术学院 郑州450052 河南农业大学 郑州450008
【刊　名】《微电机》2013年 第1期 59-62页　共4页
【关键词】直流电机 反馈控制系统 建模 仿真 Labview
【文　摘】通过对汽车EPS用直流电机反馈控制系统分析，以模块化的思想建立了系统的数学模型，并以Labview软件为平台，建立了包括PID控制算法和系统干扰在内的EPS用直流电机反馈控制系统的仿真模型，给出了计算实例，进行了仿真分析。整定PID控制器的参数时同时考虑系统参考输入和系统干扰对控制系统性能的影响，能够直观的、快速的设计出性能优良、鲁棒性强的适合EPS直流电机反馈控制的控制算法。
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直流电机,反馈控制系统,建模,仿真,Labview
上一篇：暂无基于LabVIEW的直流电机速度控制系统--《仪器仪表用户》2006年01期
基于LabVIEW的直流电机速度控制系统
【摘要】：介绍了一种基于NI DAQ板卡和LabVIEW软件的直流电机速度控制系统,实现了对电机速度的实时数字PID控制。通过扩充响应曲线法求取 PID控制参数,经过反复测试,最终获得了理想的控制参数和控制过程。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TM921.5【正文快照】：
1引言 虚拟仪器vl(Vi rtual Instrument)是计算机技术和测控技术的 产物，是对传统的智能仪器的宋破。它充分利用通用计奢;!机系统的 强大功能，结合相关的硬件，通过软件完成数据采季良和控制、数据 分析和处理以及显示等功能。用户操纵虚拟仪器就好像操纵一台专 门为他定希
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基于LabVIEW的直流电机模糊控制系统设计
发布时间：&&&&
摘要：利用模糊控制算法实现了一个小型直流电机的转速控制系统。用LabVIEW的模糊控制器设计工具进行模糊控制器的设计，通过NI-PCI6251完成实时速度采集以及电机转速控制。实际运行表明该系统具有超调小，调节时间短以及振荡小的优点。
　　技术是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制，最早出现于上个世纪60年代，在其后的几十年中迅速发展。目前模糊控制技术在控制领域的应用非常广泛。则是一种面向仪器测量控制的图形化的编程语言，配合或其他外部设备可以非常方便的构成以计算机为核心的测量控制系统。 　　的传统PID控制方法虽然可以很好的完成对电机转速的有效控制，但存在动态性能相对差，恢复时间长，超调量大以及参数整定困难等缺点。而于上个世纪60年代出现的模糊控制技术在某种程度上可以克服上述缺点。本设计利LabVIEW软件结合模糊控制算法，在NI公司的ELVIS实验平台上实现有刷直流电机转速的模糊控制系统。通过实际测试，模糊控制性能比较理想。 　　1 系统组成 　　系统结构框图如图1。图1中：SP为速度给定值;PV为速度反馈值;e为速度偏差，为速度偏差变化率;K1、K2为比例因子。系统中直流电机的供电以及转速测量需要相应的
　　图1 电机转速模糊控制系统结构框图
　　外围硬件电路，其他部分通过软件编程由计算机来实现。 　　系统硬件线路图如图2所示。使用光电隔离器来获取转速脉冲信号，通过数据采集卡送入计机。数据采集卡使用NI-PCI6251 。PCI6251具有两路模拟输出口，2个计数器，16路模拟输入口。设计中使用其模拟输出口ao输出产生电机控制电压，由于6251的模拟输出口的输出电流不足以驱动直流电机，所以需要在ao口加一个电流放大电路;用计数器ctr0口来对光电传感器产生的转速信号进行测周，获得电机的实际转速。
　　图3 模糊控制器结构
　　2 模糊控制器设计 　　模糊控制器由模糊化、规则库、模糊推理和去模糊化4个部分组成控制工程网版权所有，如图3CONTROL ENGINEERING
China版权所有，各部分功能分别是：模糊化是将输入的精确量转换为模糊量;规则库是一些根据专家经验或者其他方式获得的控制规则集;推理机制是解释和应用规则库中的专家经验实现最优控制;去模糊化是把模糊推理结论转换为精确量的输出。 　　LabVIEW的控制工具包提供了模糊控制器图形化设计工具，其使用非常方便。该设计工具目前只支持四个语言变量输入以及一个语言变量输出，每个语言变量下面最多可以有9个子模糊集，而且只支持四种隶属度函数：三角型，梯型，S型和Z型，比Matlab控制工具箱提供的要少许多，但对一般的模糊控制器设计可以很好的满足要求。 　　设计中选择常用的2维模糊控制器，两个输入变量为速度误差e和速度误差变化率 ，一个输出变量为电压增量 。实际设计中由于速度误差的变化率在给定速度突变时趋于无穷控制工程网版权所有，所以取电机实际转速的变化率来代替 。此外为输入量模糊化的方便，分别给两个输入变量乘上合适的系数K1和K2。 　　根据实验数据，若控制电机转速在0-4000r/min的范围内根据对于速度误差 及输出电压增量 分别在其论域上定义9个模糊集：｛NL（负极大），NB（负大）， NM（负中），MS（负小），ZO（零），PS（正小）， PM（正中）， PB（正大）， PL（正极大）｝，论域为｛-4，–3 ，–2，–1，0，1，2，3CONTROL ENGINEERING
China版权所有，4｝。速度变化率 ，在其论域上定义5个模糊集：｛NM（负大）， MS（负小），ZO（零），PS（正小），PM（正大）｝。论域为｛-2，-1，0，1，2｝。 　　建立控制规则如表1。 　　模糊推理方法选择典型的Mamdani（Max-Min）推理方法，去模糊化方法选择CoM（Center of Maximum）方法。模糊控制器设计完成后以.fc格式存储起来，以方便主程序调用。
　　表1 输入输出控制规则表
　　3 参数优化和规则调整 　　在实际运行模糊控制器之前需要研究控制器输入输出特性，对控制器进行优化。LabVIEW的模糊控制器设计工具包提供了这种功能。在I/O Characteristic 中可以观察给定输入情况下控制器应用的控制规则以及推理结果，根据经验判断该结果是否满足控制要求，如果不能，则对相应的隶属度函数的参数或控制规则做相应的修改，直至输出能满足期望要求。
　　图4 程序框图
　　4.软件设计 　　LabVIEW是一种图形化程序设计语言，使得程序开发过程相对容易。程序框图部分如图7所示：需要说明的是： 　　1） 程序中使用了快速开发控件（Express Control）来完成周期测量以及直流电压输出。该控件是从LabVIEW7.0以后版本提供对数据采集卡的快速操作控件，使得程序开发变的更加容易。 　　2） 由于转速测量信号是由电机转轴上安装的一个突出叶片阻隔光电隔离传感器产生CONTROL ENGINEERING
China版权所有，电机每转一周信号变化一个周期，所以转速n（r/min）=60/T。 　　3） Fuzzy controller（模糊控制）节点的输入变量和相应输入变量名
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在线研讨会
时间:07月06日 14:00
本次研讨会，福禄克的技术专家将为大家分享如何使用红外和振动技术对机电设备进行预诊断。&&预先提问