NI结构测试解决方案和技术

可靠的、确定性控制施加刺激

高性能同步控制对于静态和疲劳结构测试至关重要。对于许多情况，疲劳测试所用的输入刺激与仪器同样重要。为此，需要用确定性实时系统稳定、不间断地重复相同的载荷型式达数百万次。要实现这一点，通常向液压控制阀(称为伺服阀)发出一个刺激信号，调节液压作动器向结构施加作用力。系统测量并反馈此力，以建立一个控制环路。此环可以在包含仪器的确定性系统上，或者先进的数字式伺服阀上运行。

为了满足这些需要，国家仪器推出一种新型工业控制器，称为可编程自动化控制器(PAC)。PAC集传统可编程逻辑控制器(PLC)的功能与基于PC机的控制系统于一身。

图4. CompactRIO系统实例

NI PAC基于高度可靠的、坚固的平台，例如NI CompactRIO和PXI。这些模块化平台提供了高级分析与信号处理功能，能够在Windows等标准操作系统上运行，或者在实时操作系统上运行以获得更高的可靠性和确定性，或者现场可编程门阵列(FPGA)以获得最高的性能。利用FPGA，用户可以运行控制算法、进行分析，以及在芯片层次上做出决策，对结构测试进行最高的性能控制。尽管功能强大，然而用户仍然能够使用图形开发环境LabVIEW轻松地对这些设备进行编程。LabVIEW简化了实时操作系统和FPGA的复杂度，同时提供拖放控制算法，使用户能够专注于结构专家经验领域。[pagebreak]

图形开发环境

成千上万的工程师使用LabVIEW图形编程环境来开发复杂的测试和控制系统，使用类似于流程图的直观图形标记和线条进行结构测试。LabVIEW实现了与数千种硬件设备的无缝集成，例如使用CAN和EtherCAT等现场总线的数字式液压伺服阀。LabVIEW提供数百种内置库用于疲劳及模态测试的高级分析和可视化。LabVIEW平台可以针对多个目标进行扩缩以满足结构需要，从运行Windows的笔记本电脑到运行实时操作系统的PXI试验台到使用CompactRIO和FPGA的液压控制系统。LabVIEW的灵活性使其特别适合于高级结构测试。

图5. LabVIEW图形编程

LabVIEW对结构测试的益处：

快速编程 - 通过拖放图形功能块创建类似流程图的图形表示来进行编程

硬件集成 - 将任意仪器或传感器与内置库和驱动程序相连接

多个目标 - 开发并重新使用Windows、Mac、Linux、实时操作系统和FPGA代码

多个编程架构 - 集成基于文本的代码或其他计算模型

专业用户界面 - 使用数百个拖放控件和图形实现与数据的交互

基于配置的实时测试和仿真软件

通过为实时测试和仿真功能添加基于配置的闭环控制和刺激能力，NI VeriStand简化了实时目标的编程。另外，NI VeriStand还与硬件集成，以提供确定性I/O。NI VeriStand非常适合能够用来构造静态及疲劳测试和控制系统的开箱即用软件架构。

图6. NI VeriStand实时测试和仿真软件