虚拟仪器在汽车发动机台架试验中的应用(毕业论文)(五)

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直接操作原则
重要性原则
相关性原则
空间的一致性原则
窗体与其功能匹配的原则
适当使用空白控件的原则
保持软面板简明的原则
控制颜色类型及选择中性化的原则
控件的形象选择与注释的原则
可用性原则
功能的可发现性原则
操作的容错性原则
帮助及文档的回答问题原则
5.2.2 程序的前面板设计
a.用户心理需求和设计目标分析
前面板功能清晰，一目了然。
数字显示模块、图形模块、操作模块分工明确，面板简单整洁。
操作简便，控制按钮功能明确。
控制按钮有保护功能，防止误操作时程序卡死或崩溃。
结果显示清晰，明了。
可以保存试验结果
该前面板为发动机台架试验的虚拟仪器前面板，应具有对实验过程中各种初始数据进行实时的示数的模块，如转速、转矩、有效功率、排气温度、油耗量等；对需要观察其连续变化规律的实验数据，应用可视化图形，即2维图方式显示出来，如实时转速、实时转矩和油耗量；对试验的重要结果，也应用直观的图形化输出表示出来。除显示模块以外，还应具有功能明确的控制模块。
b.程序前面板设计
程序前面板包括4个部分：
标题
参数显示模块
图形显示模块
控制模块

图5.2 程序前面板截图1

图5.3 程序前面板截图2
5.3 控制按钮功能的实现方案
5.3.1 按钮基本功能的实现方案
控制按钮需要在被单击后，程序即开始执行与之对应的部分，同时又不应对主程序的执行产生影响。为达到这一目的，可以使用“功能按钮+条件结构”形式。即将每一个功能按钮所对应功能的程序部分，分别封装在一个个条件结构框中，同时分别建立布尔（是非逻辑）传递的程序连接线，将按钮的布尔状态传递给条件结构的“分支选择器”端口。当按钮未被点击时，连接线所传递的布尔信号一直为否，此时条件结构中的程序为空；当按钮受到点击，“分支选择器”将条件结构的逻辑切换至“真”，并开始执行条件结构框中的程序部分。

图5.4 “控制按钮-条件结构”示意图
在条件结构框中程序部分执行结束过后，该功能按钮可以再次待命，接受触发。同时在一个条件结构程序执行的过程中，其他功能按钮也可以触发其对应的条件结构。由此实现了功能按钮之间的相互独立性。
此外，为保证各功能按钮之间不受操作顺序影响，并可以重复操作，必须是主程序具有循环特性。因此选择LabVIEW函数面板-结构选框中的“While循环”作为主程序的总体结构，将所有的功能按钮和其条件结构包含在其中。这样便实现了各功能按钮可以重复性，同时各功能按钮之间为并列关系，其逻辑顺序不受操作顺序的影响。

图5.5 While结构示意图
5.3.2 功能钮的相互逻辑控制
有的控制按钮在彼此之间具有独特的逻辑关系，如“打开”和“关闭”按钮，二者不能同时起作用，否则将造成程序卡死或崩溃。又如，在“开始试验按钮”被点击之前，若“保存结果”按钮被点击，则会得到空的结果。因此，在控制按钮的相互逻辑上，需要依靠程序形成一定的逻辑保护，以避免意料之外的操作和结果出现。
对于程序中可能出现的逻辑冲突，可以使用“隐藏-显示”的方法从根源上避免误操作。即在不需要其发挥作用时，将对象的“显示”属性设置为“假”，当需要时，再将其“显示”属性设置为“真”。
在此程序中，“有效燃油消耗率”图表、“保存图形”功能按钮和“关闭”按钮必须在试验过程执行过后才可以点击。因此对这三个对象使用“隐藏-显示”的方法，在点击“显示有效燃油消耗”按钮后将他们的显示属性修改为“真”，在点击“关闭”按钮后，将他们的显示属性修改为“假”。

图5.6 按钮功能逻辑控制模块图

5.4 程序初始化和图表清空功能的实现
5.4.1 程序的初始化模块
在程序开始运行时，可能程序中保存有上一次执行的残留数据，图形或运行状态，因此必须对程序进行初始化。
在逻辑上，初始化程序模块必须先于主程序被执行，以保证其初始化的有效性。因此，可采用LabVIEW函数面板-结构选框中的“平铺式顺序结构”来实现。将初始化程序部分置于平铺式顺序结构框中的“第0帧”中，再将主程序部分分别依次置于顺序结构框的“第1帧”“第2帧”…中。程序在执行时，将按照顺序结构所确定的次序依次执行。

图5.7 平铺式顺序结构示意图

5.4.2 图表清空功能实现
在试验过程中，有可能对一次试验效果不满意，或者需要反复试验，此时则需要对显示控件中的图表进行清空，以避免出现图形重叠或超出记录范围的情况。
试验系统中的图形显示控件分为两种，波形图表和xy图。二者具有不同的特点，需要使用不同的方法进行初始化操作。
波形图表是现实一条或多条曲线的特殊数值显示控件，一般用于显示以恒定速率采集到的数据。波形图表一般一次接受一个点的数据。波形图表使用于实时测量中的参数监控。
对于波形图表的初始化，可以采用将空白数组以赋值的方式传递给波形图表的“历史数据”属性文件，便可达到清空波形图表的功能。
XY图是通用的笛卡尔绘图对象，用于绘制多值函数，可显示任何均均匀采用或非均匀采样的点的集合。与波形图表不同，XY图一次性完成波形显示刷新的。XY的输入数据类型是由两组数据打包构成的簇，簇的每一对数据都对应一个显示数据点的X、Y坐标。
对于XY图的初始化，比波形图表相对复杂。可先形成两个个由0构成的数组，再将两个数组打包成簇，最后再将此簇以赋值的方式传递给XY图的“值”属性文件。这样便达到了清空XY图图形的目的。

图5.8 清楚曲线功能模块图
5.5 仿真运行功能模块
由于在制作和测试程序的过程中，不一定有可用的试验台架、数据采集卡等设备和条件，故程序应该具有能够独立在电脑上运行的模拟仿真模块。模拟仿真模块应该能够根据实际试验中取得的经验数据，进行一定的偏差和扰动处理，生成具有一定随机性同时又具有能反映真实情况的代表性的模拟初始数据，作为实验系统的输入信号使用。
在此实验中，由测功仪产生的有效功率信号Pe、由转速传感器产生的转速信号n以及由油耗仪产生的每小时燃油消耗量信号B都是重要的初始信号，主考虑对这三者进行仿真。[17]其他传感器信号，如排气温度，冷却水温度等在这三个信号的基础上再通过传递函数子程序模拟产生。
对于最重要的每小时燃油消耗量信号B，使用曲线拟合的方法，即根据实际试验中所得到的“每小时燃油消耗量-有效功率”曲线，进行取点拟合的方法，得到拟合曲线。[18]

图5.9 拟合取点参数图

图5.10 拟合曲线图

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