电动缸伺服测试系统的设计与实现

发布时间：2020-09-29 13:34

　　为了实现导弹发射车的发射装置在高低方向上的伺服跟踪,伺服电动缸是目前较常见的一种传动方式,作为电动执行器的一种,具有控制性能强,响应速度快,运行精度高等特点,在发射系统中得到了广泛的应用。现代战争要求发射系统必须具备快速响应准确跟踪的能力,提升伺服系统的响应速度及伺服精度显得尤为重要,而且武器产品的研制周期越来越短,留给产品调试时间非常有限。因此,在工程中需要设计一套电动缸伺服测试系统,为伺服系统提供执行元件,并模拟真实的环境负载,在试验室环境下提前对电动缸的伺服系统进行半实物调试,进而缩短在实物上的调试时间。基于实际工程应用,文中针对电动缸的伺服测试系统进行了系统的设计和研究,其中包括测试系统的整体设计方案、核心控制器的硬件设计、上位机软件设计、伺服系统控制参数的自整定,并将所设计的系统应用在了实际工程中。首先,文中详细介绍了该系统的整体设计、结构及其功能,该系统通过加载装置为电动缸伺服系统提供模拟负载环境,为伺服系统在各种负载情况下的性能研究提供了条件。设计了以TMS320F28335为核心的伺服执行控制器及其外围电路。基于多线程技术完成指令的发送与架位的接收,并设计其他相关功能的软件模块。其次,针对负载改变时,系统中控制参数难以确定的情况,本文提出一种改进的二分法,通过对实际系统当前的运行状态的分析,来自适应地调整伺服系统控制参数,使得所设计的伺服系统满足给定的性能指标。最后,对整个测试系统进行调试,并给出测试结果。同时,对伺服系统以及控制参数整定算法进行了验证,所得结果可满足给定系统的指标要求。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TJ768.28
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 研究现状与发展方向
        1.2.1 电动缸伺服测试系统
        1.2.2 模拟负载系统
        1.2.3 伺服系统控制参数整定
    1.3 本文所做的工作及章节安排
2 伺服测试系统总体设计
    2.1 引言
    2.2 电动缸伺服测试系统的主要技术指标
    2.3 电动缸伺服系统负载分析及方案设计
    2.4 总体方案设计
    2.5 系统各结构及其功能
    2.6 关键元件选型
        2.6.1 伺服电动缸
        2.6.2 旋转编码器
    2.7 本章小结
3 电动缸伺服测试系统硬件设计
    3.1 引言
    3.2 伺服执行控制器的基本结构
    3.3 控制器电路设计
        3.3.1 TMS320F28335最小系统设计
        3.3.2 DA输出电路
        3.3.3 通信电路
        3.3.4 伺服控制执行器硬件电路板
    3.4 本章小结
4 上位机软件设计
    4.1 引言
    4.2 软件的总体设计
    4.3 软件各模块设计
        4.3.1 线程模块
        4.3.2 通信模块
        4.3.3 定时器模块
        4.3.4 曲线绘制模块
        4.3.5 数据存储和载入模块
        4.3.6 参数设定及指令生成模块
        4.3.7 控制参数整定模块
        4.3.8 加载控制模块
    4.4 本章小结
5 伺服测试系统的控制参数自整定
    5.1 引言
    5.2 电动缸伺服测试系统控制策略
    5.3 控制参数自整定
        5.3.1 参数整定流程
p、Kd自整定'>        5.3.2 控制参数K_p、Kd自整定
1自整定'>        5.3.3 控制参数Kq₁自整定
2自整定'>        5.3.4 控制参数Kq₂自整定
    5.4 本章小结
6 调试结果与分析
    6.1 引言
    6.2 参数整定测试及结果
        6.2.1 负载100kg时系统参数整定结果
        6.2.2 负载500kg时系统参数整定结果
    6.3 传统二分法与文中二分法对比
    6.4 结果分析
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录

【参考文献】