摘 要： 電流變液一種新型智能軟物質，在外加電場作用下，迅速實現液固相的轉變，在機電工程具有廣闊應用前景。本文全面討論了用NI虛擬儀器構建的電流變網絡化遠程檢測與控制系統(tǒng)，詳細地介紹了系統(tǒng)的結構、功能和實現過程。是一個并行、開放的科研和教學實驗平臺, 它可以進行力學、電學和熱力學量的檢測、分析與控制。 關鍵詞：LabVIEW 電流變液 電磁傳動 電流變流體 遠程測控　 引言 電流變流體（簡稱ERF: Electrorheological Fluids）是一種新型智能軟物質（soft matter），它的表觀粘度、屈服應力等與外加電場、剪切速率等有確定性的因果關系。ERF具有“液”─“固”態(tài)轉化的可逆性、連續(xù)可控性、響應的快速性、功耗小等高新技術特征。它將像半導體材料對于電子技術的影響一樣，引起機電傳動與控制技術的一場革命。 　　本文用電流變傳動裝置和NI虛擬儀器為主傳動實驗裝置，構建了應用廣泛、功能強大的機電液傳動實驗系統(tǒng)。 主傳動實驗裝置 　　如圖1所示的機電傳動基本實驗單元及組合結構（稱“實驗單元盤”），其中，核心（中心圓）是電流變傳動機構和NI虛擬儀器測控系統(tǒng)，它是主體實驗。第二層次（中間圓環(huán)）是單科性實驗，第三層次（外圓環(huán)）是綜合實驗。這個“實驗單元盤”的滾動，可以實現機械傳動、流體傳動、電磁傳動、壓電傳動、電磁流變傳動等許多不同形式的傳動實驗。 裝置的檢測與控制系統(tǒng) 　　ERF分為無機、有機和復合材料三種，它們的性能不同；電流變傳動機構的用途不同，其控制方法也不一樣；ERF的不同運行參數，它的傳動特性也不同。用一般的方法很難滿足電流變傳動裝置的測控要求，本文采用NI虛擬儀器系統(tǒng)構建計算機檢測與控制系統(tǒng)， 使主傳動機構對于不同材料、不同運行條件、不同用途、組合為不同的傳動形式時，能用軟件Labview實現控制，并且解決了ERF需要智能控制的問題。 如圖2所示，需要檢測速度、角度、電壓、電流、溫度、轉矩等?？刂葡到y(tǒng)要求步進電機的轉速能按不同波形變化、能控制調速電機的轉速、電子開關和調節(jié)高壓電源（0-10kV）的電壓。 本系統(tǒng)采用數據采集卡PCI-MIO-16E-1對輸入輸出的轉矩、轉速、轉角、外加電壓和溫度信號進行數據采集，并實現對外加電壓信號的控制。采集的信號送入動態(tài)信號分析儀NI-4552進行分析處理。利用運動控制卡PCI-Flexmotion-6C、接線端子UMI和任意波形編輯器PCI-5411等實現對步進電機進行控制。 如圖3為電流變測控系統(tǒng)結構圖。ERF的力學性質復雜，不同條件下表現為牛頓流體、Bingham流體、粘彈性流體和粘塑性體。利用數據采集卡PCI-MIO-16E-1把輸出與輸入的角度、速度、力矩信號進行比較，用實驗和理論建立起來ERF的流變性、傳動裝置的力學參數和電控制信號之間關系的數據庫、知識庫，采用解釋型的推理,對參考模型進行修正，實現控制結構（即控制電壓與機械量的關系式）的變化，從而能夠從力學的偏差量，確定控制信號量（電流變剪切場的速度、外加電場的方向、幅值、變化規(guī)律、時間、前饋增益等）。采用這樣的基于虛擬儀器的智能控制方法，克服了ERF復雜流變機理和復雜流動特性所帶來的困難。 由于電流變效應為毫秒級，系統(tǒng)采樣速率定為40000scans/s。為了模擬操縱機構，用PCI-5411的波形編輯器Waveform Editor產生不同波形的信號，驅動步進電機。 建立網絡化測控系統(tǒng) 網絡化機電傳動實驗的關鍵是遠程測控技術。這里采用基于虛擬儀器的遠程測控方案。 遠程虛擬測控系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)構成如圖4所示。 在遠程測控的情況下，系統(tǒng)的測量、分析、輸出、控制等部分在空間上常常是分開的，僅一臺計算機是難以實現數據的實時采集處理的。同時，隨著環(huán)境和要求的不斷變化，會對系統(tǒng)提出不同的任務，常規(guī)的測控系統(tǒng)很難滿足上述要求。而遠程虛擬測控系統(tǒng)很好地滿足了上述要求，它在相應的硬件基礎上，將系統(tǒng)功能劃分有相應的功能模塊分解到不同的計算機上，不同任務只要通過靈活改變系統(tǒng)軟件模塊來實現，通過網絡把各模塊聯接起來并在各模塊間傳輸數據。 軟件系統(tǒng)是遠程虛擬測控系統(tǒng)的關鍵部分，它的各項功能都是通過軟件來實現的，從采用傳感器采集數據，到對數據進行分析等等也都由軟件來完成。本系統(tǒng)主要由被稱為是工程師和科學家開發(fā)語言的，NI公司開發(fā)的LabVIEW來構建，它是一種多功能的圖表制作程序語言，用戶可用它快速地建立用戶界面及其各種系統(tǒng)建立相互控制系統(tǒng)，并通過裝配板塊圖面對其系統(tǒng)功能進行具體分類。LabVIEW具有功能強大、精度高、速度快、實時性好，且簡單、直觀、易學等特點，為工程技術人員構建所需的測控系統(tǒng)提供了很好的開發(fā)平臺。 虛擬儀器的遠程測控可以根據不同的情況采用不同的技術去實現。NI公司推出的DataSocket （DS）技術和Remote Device Access （RDA）均能很好地實現，在本系統(tǒng)中采用DS技術來實現。 對整個遠程虛擬測控系統(tǒng)的操作在客戶機上進行即可。系統(tǒng)的管理主要是安全和保密問題。服務器管理程序設有咨詢服務、申請登陸、身份驗證、實驗方案評審、分配機時、實驗報告評閱等功能。管理人員與用戶（學生）可以交互通信。 實踐與效果 用NI虛擬儀器構建了一套完善的電流變網絡化測控系統(tǒng)，本系統(tǒng)是一個應用廣泛、功能強大、開放、并行、資源共享的科研和教學實驗平臺。教師、進修人員、研究生和本科生在本系統(tǒng)上進行各種科研和教學實驗，只要在計算機上采用編程的方法就可做各種復雜的實驗，大大縮短了開發(fā)時間，同時降低了成本，取得相當好的效果。