驱动传动装置中数据采集与分析方法的设计与实现

发布时间：2017-10-11 08:36

  本文关键词：驱动传动装置中数据采集与分析方法的设计与实现

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【摘要】：机械驱动传动装置作为一个测试机械振动和机械驱动特性的设备，主要用于测试专业机械设备的振动特性和各个力学参数。一般情况下，振动对机械部件是有害的。机械振动往往会破坏机械部件正常工作和原有性能，也会在运动中形成动载荷，加速机械部件失效，缩短使用寿命，甚至导致不可逆的损坏。为提高机械部件的可靠性，有必要对机械部件进行机械结构振动分析和测试，也有必要获得机械部件的力学模型参数，如弯曲刚度，支撑刚度，扭转刚度，输出动态特性和齿轮敲击特性等数据。而这些数据需要通过特定的系统进行数据采集和数据分析。本课题主要描述驱动传动装置中数据采集与分析方法的设计与实现。 本文首先论述了驱动传动装置的中的振动产生原理，并且介绍了整个机械振动测试的结构和器材的选取。在整个振动测试实验中，对最重要的数据采集部分也做了详细说明，然后分模块介绍了系统的硬件结构。数据采集完成之后需要对数据进行分析，因此引出了对数据处理和分析的算法。 在数据处理与分析的过程中，针对驱动传动装置中的数据采集与分析系统的需求，系统在软件方面采用了循环缓存的方法保证了数据采集的准确性，，采用了矢量卡尔曼滤波对圆光栅的数据采集进行实时的处理。在数据分析的时候本系统采用了时域和频域同时分析的手段，时域分析采用峰峰值分析、平均值分析、方差分析等。频域分析时，由于传统快速傅里叶变换没有时间局部性，所以本系统采用了加窗傅里叶变换进行部分信号的频域分析。通过这些算法使得系统有了更高的稳定性和准确性。 作为人机交互软件，驱动传动装置控制系统的上位机软件采用了模块化设计的C/S架构。并且设计充分考虑了人机界面的友好性，满足了用户的实验需求。整个软件的设计保证了数据采集的准确性，具有良好的扩展性，数据处理速度快，适合在工控机中使用。
【关键词】：驱动传动装置 机械振动 数据采集 矢量卡尔曼滤波 傅里叶变换
【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】：2014
【分类号】：TH132;TP274.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究的目的和意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-11
• 1.4 论文的主要内容11-13
• 第2章 振动测试与分析的原理和组成13-20
• 2.1 机械振动的产生与影响13
• 2.2 振动测试结构与所需仪器13-17
• 2.2.1 振动测试系统组成结构13-14
• 2.2.2 激振器和激振方法14-16
• 2.2.3 振动传感器16-17
• 2.3 数据采集17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 驱动传动装置中数据采集与分析系统的硬件设计与实现20-33
• 3.1 驱动传动系统的硬件组成20-26
• 3.1.1 弯曲刚度测量模块20-22
• 3.1.2 扭转刚度测量模块22-23
• 3.1.3 支撑刚度测量模块23-24
• 3.1.4 齿轮敲击测量模块24-25
• 3.1.5 驱动输出特性度测量模块25-26
• 3.2 驱动传动装置系统的电气设计26-30
• 3.2.1 模拟通道设计26-28
• 3.2.2 正交解码信号采集模块设计28-30
• 3.2.3 正交编码采集模块端口设计30
• 3.3 驱动传动系统的电磁兼容性设计30-31
• 3.4 可靠性设计31
• 3.4.1 驱动传动系统的硬件可靠性设计31
• 3.4.2 驱动传动系统的电源可靠性设计31
• 3.5 驱动传动系统的维修性设计31
• 3.6 本章小结31-33
• 第4章 驱动传动装置中的数据处理与分析33-42
• 4.1 传感器采集到的数据处理33-34
• 4.2 圆光栅数据处理34-37
• 4.2.1 卡尔曼滤波原理介绍34-35
• 4.2.2 矢量卡尔曼滤波35-37
• 4.3 振动信号数据分析37-41
• 4.3.1 信号的时域分析线37-38
• 4.3.2 信号的频域分析38-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第5章 驱动传动装置系统的软件设计与实现42-59
• 5.1 上位机软件需求分析42
• 5.2 上位机软件功能划分42-43
• 5.3 上位机软件总体详细设计43-46
• 5.4 实验结果与分析46-53
• 5.4.1 弯曲刚度测量46-48
• 5.4.2 支撑刚度测量48-53
• 5.5 采集信数据完整性措施53-54
• 5.6 人机交互界面设计54-56
• 5.7 上位机软件的安全设计56-57
• 5.8 上位机软件的可维护性设计57-58
• 5.9 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

【参考文献】

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本文编号：1011549