精密离心机动平衡系统控制方法研究

发布时间：2020-05-24 06:11

【摘要】：精密离心机是测试与标定加速度计在高过载下性能的高精度惯导测试设备。精密离心机存在的动不平衡量以及消除动不平衡量的实时性等都会影响精密离心机的精度。为了提高精密离心机的精度,采用双面校正的动平衡方法,减小了离心机转子中存在的不平衡量,提高了精密离心机的精度。因此实现动平衡系统有着重要的现实意义。首先,通过对精密离心机的结构进行分析,建立旋转轴与非旋转轴坐标系,考虑到精密离心机在旋转过程中所受的各种力的影响,建立了精密离心机在动态过程中的数学模型。其次,给出了精密离心机动平衡解算方法。第二,通过精密离心机的建模与分析,首先,对精密离心机的数学模型进行简化,根据系统的剪切频率的要求与开环Bode图,采用滞后校正的方法进行控制。其次,卸荷系统与精密离心机动平衡系统,以及齿盘啮合力之间具有耦合,通过MATLAB仿真研究了精密离心机在不同转速下,精密离心机的动不平衡量和啮合力的变化情况,给出了精密离心机卸荷滑车的控制方法。第三,精密离心机动平衡控制系统软件针对精密离心机动平衡系统的实时性的需要,本文研究了基于RTX(Real-Time Extension)实时控制系统的设计。首先,阐述了在众多实时控制方案中选择基于Windows下扩展方法的原因。其次,分析了Windows NT系统在实时方面的缺陷和RTX系统在精密离心机动平衡系统的应用过程中的必要性。第三,通过创建共享内存空间的方式,实现进程间的通信,提高了数据采集和实时更新数据的速度。第四,用软件实现了第二章所述的综合解算法,以及对各种影响的补偿。最后,针对RTX的实时性能进行了测试对比。最后,介绍了动平衡执行部分的功能。根据可编程控制器设计要求以及松下电工的通讯协议,采用串口通信的方式,实现了PC与PLC之间的通讯。
【图文】：

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图 3-1 直流电动机结构图Fig.3-1 Structure block of the DC motor当很小时，aLta aKL s +R的环节为小时间常数环节，远离带宽可以略去，可得( )1 1( ) ( 1)( 1)eme tsK KU s Js ss sK Kθτ= ≈e++(3-10)其中m LJ = J +JmJ ——电动机本身的转动惯量；LJ ——负载的转动惯量。其中，负载为电动机产生的转动角度通过丝杠转化成动平衡滑块在水平位置上的平动，因此由转动惯量公式可得211( 2 )2L d sJ = m L π(3-11)其中 ——动平衡滑块的质量；d1m

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.2.2 动平衡系统控制器设计在第二章中我们建立了精密离心机的动态方程，见公式(2-30)。代入数值我们可以将其化简为分别在OX ，OY 轴两个方向独立的子系统。这里我们仅考虑精密离心机OX 轴上动平衡滑块的控制问题。精密离心机旋转的最大角度为 10.9rad/s，我们选取位置环的带宽选为8~15Hz，由上面模型建立过程，，可得整个系统的模型如图 3-2 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH113.25

【参考文献】