滚珠丝杠副伺服加载测试系统设计

发布时间：2017-10-08 21:28

  本文关键词：滚珠丝杠副伺服加载测试系统设计

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【摘要】：随着电动伺服技术的发展,滚珠丝杠副因其优越的直线传动特性,在航天飞行器电动伺服控制系统中的应用越来越广泛。针对伺服控制系统中滚珠丝杠副受载情况的特殊性,开展对滚珠丝杠副的模拟加载和性能测试的研究就显得十分必要。本课题设计了一套滚珠丝杠副伺服加载测试系统,集伺服加载和测试功能为一体,能够模拟航天工况的加载环境,测试滚珠丝杠的效率和刚度等性能。首先,本文通过对国内外加载测试系统相关研究的分析,选择了电动加载方式,确定了滚珠丝杠副加载系统的总体方案,包括系统结构组成、工作原理、试验内容以及关键元器件的选择；分析了系统多余力产生的原因,提出了消减多余力的方法,并对系统软硬件总体方案进行了设计。其次,根据系统总体方案,完成了试验台的结构设计,对结构关键部件的方案进行了对比分析,确定最优结构,并对关键部件进行了有限元分析。最后,根据系统总体方案,对控制和测试的软硬件展开详细设计。根据实验要求,选择LabVIEW软件及采集卡和PLC硬件进行信号采集和运动控制,完成了控制系统电路设计、系统信号传输设计和控制柜的设计,构建了整个系统的硬件平台。并在此基础上对控制系统和数据采集系统分别进行了软件方案设计和编程,实现了传感器信号的采集、处理和运算,及加载运动中载荷的PID精确控制,较好地实现了滚珠丝杠副模拟加载和性能测试。
【关键词】：滚珠丝杠副 伺服加载 数据采集 PLC LabVIEW
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V416.8
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 伺服加载测试系统研究概况9-13
• 1.2.1 滚珠丝杠副简介9-10
• 1.2.2 国内外加载装置的研究现状10-12
• 1.2.3 国内外滚珠丝杠副测试技术的研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容13-14
• 2 滚珠丝杠副加载系统总体方案设计14-27
• 2.1 系统技术要求14-15
• 2.1.1 试验系统功能14
• 2.1.2 主要技术指标14
• 2.1.3 设计原则14-15
• 2.2 系统组成及原理方案15-17
• 2.2.1 系统组成15-16
• 2.2.2 系统加载原理方案16-17
• 2.3 测试内容17-18
• 2.3.1 启动力矩试验17
• 2.3.2 精度试验17
• 2.3.3 轴向接触刚度试验17
• 2.3.4 传动效率试验17-18
• 2.3.5 极限承载试验18
• 2.4 主要元件选型设计18-23
• 2.4.1 电机选型18-19
• 2.4.2 驱动器选型19-20
• 2.4.3 传感器选型20-23
• 2.5 加载测试系统多余力的分析23-26
• 2.5.1 系统多余力的产生原因23-25
• 2.5.2 多余力的计算25
• 2.5.3 多余力消减方法25-26
• 2.6 加载测试系统的软硬件方案26
• 2.7 本章小结26-27
• 3 试验台结构设计27-42
• 3.1 系统加载方式选择27-28
• 3.1.1 液压加载模式27-28
• 3.1.2 电动加载模式28
• 3.2 试验台整体结构方案设计28-34
• 3.2.1 试验台结构特点28-29
• 3.2.2 结构方案选择29-32
• 3.2.3 试验方案对比32-33
• 3.3.4 试验台的结构优化33-34
• 3.3 传动部件结构设计34-37
• 3.3.1 安装方式34
• 3.3.2 方案设计34-37
• 3.4 加载部件结构设计37-41
• 3.4.1 传动方式37
• 3.4.2 加载部件结构方案37-39
• 3.4.3 传动座ANSYS分析39-41
• 3.4.4 变形量分析41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 系统电气硬件设计42-57
• 4.1 系统硬件总体结构42-48
• 4.1.1 采集硬件选择43-45
• 4.1.2 控制硬件选择45-46
• 4.1.3 系统电路设计46-47
• 4.1.4 控制柜设计47-48
• 4.2 采集系统硬件设计48-50
• 4.2.1 系统信号功能及组成48-49
• 4.2.2 信号传递方式49-50
• 4.3 控制系统硬件设计50-55
• 4.3.1 模拟量控制方法50-52
• 4.3.2 PID控制52-53
• 4.3.3 硬件线路连接53-54
• 4.3.4 控制硬件实现54-55
• 4.4 硬件调试实验55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 5 基于LabVIEW的数据采集及控制软件设计57-76
• 5.1 加载测试系统功能介绍57-59
• 5.1.1 虚拟仪器57-58
• 5.1.2 主要实现功能58-59
• 5.2 数据采集系统软件设计59-64
• 5.2.1 软件采集流程59-60
• 5.2.2 数据采集程序60-62
• 5.2.3 登陆模块设计62
• 5.2.4 数据输出设计62-63
• 5.2.5 数据回放VI设计63-64
• 5.2.6 程序保护64
• 5.3 控制系统软件设计64-71
• 5.3.2 界面操作64-65
• 5.3.3 PLC控制分析65-69
• 5.3.4 信号的通信传输69-70
• 5.3.5 动作指令标志位说明70-71
• 5.4 信号的干扰71-72
• 5.4.1 干扰的来源71
• 5.4.2 干扰的解决措施71-72
• 5.5 系统MATLAB仿真分析72-74
• 5.6 软件调试实验74
• 5.7 本章小结74-76
• 6 总结与展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 附录83-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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2 李浩;基于DSP的机载雷达转台伺服系统的设计与研发[D];西安电子科技大学;2013年

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本文编号：996350