应用MATLAB构建水电机组测试系统开发平台

【摘要】： 根据设备的运行状态进行科学合理的维修决策,可以大大提高设备的可利用率并降低维修、调试费用。为了全面准确地反映水电机组运行状态,研究开发高性能的水电机组测试系统具有重要的意义。 在全面分析国内外水电机组测试系统发展现状的基础上,运用MATLAB/Simulink平台构建水电机组测试系统开发平台。本测试系统可以方便地对水轮发电机组运行状态及参数如导叶开度、水头信号、有功功率、无功功率、断路器位置等模拟量及开关量信号进行实时测量与分析。频率是反映机组运行状态的最重要参数之一,对其静态测量精度要求高、动态响应速度要求快,而现成的软硬件并不支持对机组频率进行测量,解决MATLAB平台下对机组频率的测量十分关键。 本文在MATLAB/Simulink平台下开发设计出S函数计数器驱动模块,硬件选用研华工业PC机及PCL-836卡,在双机模式下实现对水电机组的静态频率进行测量和频率信号发生器。这种根据用户需要开发出未知硬件的S函数驱动模块的方法,可以充分利用MATLAB工具箱提供的各种高级控制算法,实现水电机组控制系统的快速原型化设计,以及对水电机组的状态分析与处理等。通过实验表明,这种方法方便可靠,抗干扰能力强,可以达到对频率的静态测量精度要求。同时,还利用MATLAB提供的GUI图形用户界面及数据采集工具箱DAQ,对模拟量信号进行实时采集和动态跟踪显示。 【关键词】：水电机组 测试系统 MATLAB平台 S函数模块 频率测量
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TV734
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 测试系统的发展现状及趋势8-10
• 1.2 问题提出的背景10-11
• 1.3 几种方案的比较11
• 1.4 论文的主要内容11-13
• 2 测试系统开发的环境13-26
• 2.1 传统的系统开发方法13
• 2.2 并行开发过程13-14
• 2.3 快速原型化与硬件在回路仿真14-15
• 2.4 MATLAB/RTW实时仿真开发环境15-24
• 2.4.1 Simulink仿真的实时工具RTW16-17
• 2.4.2 RTW主要功能和应用17-21
• 2.4.4 xPC Target模块21-22
• 2.4.5 dSPACE系统平台和LabVIEW22-24
• 2.5 测试系统的设计24-26
• 3 实时数据采集26-32
• 3.1 GUI开发环境26
• 3.2 数据采集工具箱26-27
• 3.3 数据采集系统27-32
• 4 频率的测量32-46
• 4.1 频率的基本概念32-33
• 4.2 频率测量的基本方法33-34
• 4.2.1 测频法33-34
• 4.2.2 测周法34
• 4.3 机组频率测量34-35
• 4.4 模块库及S函数35-38
• 4.4.1 S函数36-37
• 4.4.2 M文件形式的S函数37-38
• 4.4.3 C-MEX形式的S函数38
• 4.5 编写PCL-836卡计数器的驱动模块38-46
• 4.5.1 PCL-836计数器卡介绍39-40
• 4.5.2 驱动模块的组成及其功能40-44
• 4.5.3 S函数的参数设置及封装44-46
• 5. 双机模式测试系统46-58
• 5.1 RTW的外部模式46
• 5.2 基于xPC TARGET系统的结构46-49
• 5.2.1 系统总体结构46-47
• 5.2.2 系统的硬件环境47-48
• 5.2.3 系统的软件环境及目标启动盘48-49
• 5.3 频率测量实验49-54
• 5.3.1 测频实验49-54
• 5.3.2 数据保存54
• 5.4 频率信号发生器54-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 附录64

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