伺服机构微小力矩测试系统的研究与开发
发布时间：2021-02-05 19:03
伺服机构作为导引头、光电稳定平台、雷达等控制系统的重要组成部分,其机械性能的好坏在很大程度上影响着控制系统的稳定性和精度。本文针对导引头等伺服机构空间有限、力矩小的特点,设计了基于电气测量的伺服机构微小力矩测试方案,并对系统实现的相关技术进行了研究,完成了整个力矩测试系统的软硬件开发。通过对机构的启动力矩和运动力矩的测量,实现对伺服机构加工和装配过程的指导。本文主要内容如下:（1）根据力矩测试系统的功能要求,确定了以DSP控制板和工控PC机为核心的系统总体方案,并分析了启动力矩和运动力矩的具体测试流程。同时,结合对测试系统通用性的要求,选取了MEMS陀螺仪作为角速率反馈器件,并对系统中其他硬件组成进行了器件选型,完成了测试系统硬件电路的设计。（2）根据测试系统对电机运动控制的要求,对基于经典PID的改进型控制算法进行了研究。通过对MEMS陀螺仪误差信号的分析,研究了速率误差对位置积分精度的影响,并设计了陀螺速率信号的预处理方法,最后结合对工程常用积分算法的研究,完成了基于陀螺反馈的位置积分算法设计。另外,针对测量得到的机构力矩信息,分析了基于最小二乘的运动力矩数据处理方法,并对力矩波动...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题背景及来源
1.2 国内外发展现状
1.3 本文的主要研究内容
第二章 伺服机构干扰力矩及测试方法研究
2.1 伺服机构干扰力矩
2.1.1 摩擦干扰力矩
2.1.2 线缆弹性干扰力矩
2.1.3 齿轮传动的力矩波动
2.2 力矩测试方法概述
2.3 基于平衡力原理的电测法
2.4 本章小结
第三章 力矩测试系统总体设计
3.1 测试系统功能需求
3.2 测试方案设计
3.3 硬件集成
3.3.1 主控电路
3.3.2 驱动器
3.3.3 陀螺仪
3.3.4 系统电源
3.4 电流检测电路的设计
3.5 本章小结
第四章 系统测控算法研究
4.1 测试系统控制算法设计
4.1.1 经典PID控制算法
4.1.2 改进型PID算法
4.2 陀螺积分算法的研究与设计
4.2.1 陀螺速率积分误差分析
4.2.2 陀螺数据预处理
4.2.3 陀螺积分算法设计
4.3 力矩数据分析处理方法
4.3.1 基于最小二乘法的曲线拟合
4.3.2 运动力矩评估方法
4.4 本章小结
第五章 力矩测试系统的软件开发
5.1 测试系统软件总体设计
5.2 伺服控制软件开发
5.2.1 伺服控制软件功能需求
5.2.2 主控流程
5.2.3 功能模块的开发
5.3 上位软件开发
5.3.1 虚拟仪器开发环境——Labview
5.3.2 基于事件处理器的设计模式
5.3.3 上位软件构架
5.3.4 分模块开发
5.3.5 界面设计
5.4 本章小结
第六章 测试系统试验与结果分析
6.1 测试系统安装与调试
6.2 测试试验及结果分析
6.2.1 初始化配置及控制器参数整定
6.2.2 启动力矩测量及结果分析
6.2.3 运动力矩测量及结果分析
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]微型轴承动态摩擦力矩试验机的研制[J]. 周伟,李松生,张国烨. 润滑与密封. 2018(01)
[2]导引头伺服机构干扰力矩测量及精密装配工艺优化[J]. 于乃辉,尚建忠,吴伟,曹玉君. 国防科技大学学报. 2017(05)
[3]惯导轴承摩擦力矩特性试验[J]. 常丽萍,赵静,邓四二,李猛,李影. 河南科技大学学报(自然科学版). 2015(05)
[4]自润滑关节轴承无载旋转启动力矩测量标准分析[J]. 张令,赵颖春,林晶,张艳,李彦伟,常志刚. 润滑与密封. 2015(02)
[5]基于模糊PID控制的多电机同步控制系统的分析与设计[J]. 连继军. 煤矿机械. 2014(03)
[6]现代导弹导引头发展综述[J]. 汤永涛,林鸿生,陈春. 制导与引信. 2014(01)
[7]导引头稳定平台弹性干扰力矩分析与优化技术[J]. 王春生,宁汝新,刘检华,赵涛. 计算机集成制造系统. 2012(03)
[8]导引头伺服机构的控制系统分析与设计[J]. 张智永,周晓尧,范大鹏,张文博. 红外与激光工程. 2012(02)
[9]基于模糊PID控制器的控制方法研究[J]. 王述彦,师宇,冯忠绪. 机械科学与技术. 2011(01)
[10]扭矩测量方法现状及发展趋势[J]. 王岩,储江伟. 林业机械与木工设备. 2010(11)
博士论文
[1]导引头伺服机构工作特性与先进测控方法研究[D]. 张文博.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于LabView的伺服系统综合仿真测试平台设计[D]. 梁雨辰.哈尔滨工业大学 2017
[2]伺服机构综合性能测控平台的设计与实现[D]. 彭乾隆.南京理工大学 2017
[3]惯导轴承摩擦特性试验研究[D]. 常丽萍.河南科技大学 2015
[4]滚动轴承摩擦力矩测量方法研究与实现[D]. 曾祥春.华中科技大学 2015
[5]虚拟环境下活动线缆运动仿真与布局优化技术[D]. 金望韬.北京理工大学 2015
[6]高精度MEMS陀螺仪的滤波算法研究[D]. 段栋栋.电子科技大学 2014
[7]基于虚拟样机的伺服机构参数化建模及动态特性分析[D]. 张蒙蒙.西安电子科技大学 2014
[8]基于虚拟仪器的伺服机构传动误差测试研究[D]. 杨超.西安电子科技大学 2014
[9]精密伺服传动机构摩擦力矩的测试研究[D]. 任美荣.西安电子科技大学 2014
[10]光纤陀螺捷联惯导系统误差评估与分配方法研究[D]. 孟克子.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3019424
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题背景及来源
1.2 国内外发展现状
1.3 本文的主要研究内容
第二章 伺服机构干扰力矩及测试方法研究
2.1 伺服机构干扰力矩
2.1.1 摩擦干扰力矩
2.1.2 线缆弹性干扰力矩
2.1.3 齿轮传动的力矩波动
2.2 力矩测试方法概述
2.3 基于平衡力原理的电测法
2.4 本章小结
第三章 力矩测试系统总体设计
3.1 测试系统功能需求
3.2 测试方案设计
3.3 硬件集成
3.3.1 主控电路
3.3.2 驱动器
3.3.3 陀螺仪
3.3.4 系统电源
3.4 电流检测电路的设计
3.5 本章小结
第四章 系统测控算法研究
4.1 测试系统控制算法设计
4.1.1 经典PID控制算法
4.1.2 改进型PID算法
4.2 陀螺积分算法的研究与设计
4.2.1 陀螺速率积分误差分析
4.2.2 陀螺数据预处理
4.2.3 陀螺积分算法设计
4.3 力矩数据分析处理方法
4.3.1 基于最小二乘法的曲线拟合
4.3.2 运动力矩评估方法
4.4 本章小结
第五章 力矩测试系统的软件开发
5.1 测试系统软件总体设计
5.2 伺服控制软件开发
5.2.1 伺服控制软件功能需求
5.2.2 主控流程
5.2.3 功能模块的开发
5.3 上位软件开发
5.3.1 虚拟仪器开发环境——Labview
5.3.2 基于事件处理器的设计模式
5.3.3 上位软件构架
5.3.4 分模块开发
5.3.5 界面设计
5.4 本章小结
第六章 测试系统试验与结果分析
6.1 测试系统安装与调试
6.2 测试试验及结果分析
6.2.1 初始化配置及控制器参数整定
6.2.2 启动力矩测量及结果分析
6.2.3 运动力矩测量及结果分析
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]微型轴承动态摩擦力矩试验机的研制[J]. 周伟,李松生,张国烨. 润滑与密封. 2018(01)
[2]导引头伺服机构干扰力矩测量及精密装配工艺优化[J]. 于乃辉,尚建忠,吴伟,曹玉君. 国防科技大学学报. 2017(05)
[3]惯导轴承摩擦力矩特性试验[J]. 常丽萍,赵静,邓四二,李猛,李影. 河南科技大学学报(自然科学版). 2015(05)
[4]自润滑关节轴承无载旋转启动力矩测量标准分析[J]. 张令,赵颖春,林晶,张艳,李彦伟,常志刚. 润滑与密封. 2015(02)
[5]基于模糊PID控制的多电机同步控制系统的分析与设计[J]. 连继军. 煤矿机械. 2014(03)
[6]现代导弹导引头发展综述[J]. 汤永涛,林鸿生,陈春. 制导与引信. 2014(01)
[7]导引头稳定平台弹性干扰力矩分析与优化技术[J]. 王春生,宁汝新,刘检华,赵涛. 计算机集成制造系统. 2012(03)
[8]导引头伺服机构的控制系统分析与设计[J]. 张智永,周晓尧,范大鹏,张文博. 红外与激光工程. 2012(02)
[9]基于模糊PID控制器的控制方法研究[J]. 王述彦,师宇,冯忠绪. 机械科学与技术. 2011(01)
[10]扭矩测量方法现状及发展趋势[J]. 王岩,储江伟. 林业机械与木工设备. 2010(11)
博士论文
[1]导引头伺服机构工作特性与先进测控方法研究[D]. 张文博.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于LabView的伺服系统综合仿真测试平台设计[D]. 梁雨辰.哈尔滨工业大学 2017
[2]伺服机构综合性能测控平台的设计与实现[D]. 彭乾隆.南京理工大学 2017
[3]惯导轴承摩擦特性试验研究[D]. 常丽萍.河南科技大学 2015
[4]滚动轴承摩擦力矩测量方法研究与实现[D]. 曾祥春.华中科技大学 2015
[5]虚拟环境下活动线缆运动仿真与布局优化技术[D]. 金望韬.北京理工大学 2015
[6]高精度MEMS陀螺仪的滤波算法研究[D]. 段栋栋.电子科技大学 2014
[7]基于虚拟样机的伺服机构参数化建模及动态特性分析[D]. 张蒙蒙.西安电子科技大学 2014
[8]基于虚拟仪器的伺服机构传动误差测试研究[D]. 杨超.西安电子科技大学 2014
[9]精密伺服传动机构摩擦力矩的测试研究[D]. 任美荣.西安电子科技大学 2014
[10]光纤陀螺捷联惯导系统误差评估与分配方法研究[D]. 孟克子.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3019424
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