一体化拉力试验机控制系统研究

发布时间：2020-09-09 19:23

　　拉力试验机能够检测材料的力学特性,市面上的拉力试验机大多采用PLC及伺服驱动器的工作方式,造成拉力试验机的体积和价格居高不下,不利于产品的推广及应用。对于薄膜塑料等轻薄材料的力学性能检测往往只需要检测其拉伸性能,不需要性能完备的多功能拉力试验机,因此研发一款体积小、性价比高的拉力试验机具有重要的市场价值与实用价值。本文以拉力试验机研发为背景,根据需求,确定一体化拉力试验机的设计目标,根据功能分析,提出以永磁同步电机为动力来源的拉力试验机控制系统总体方案设计。通过研究永磁同步电机矢量控制算法,并使用MATLAB软件进行建模仿真,使用SIMULINK工具箱模块化建模,验证了该方法的可行性。完成了一体化拉力试验机硬件电路设计及PCB的调试,完成了基于TMS320F28335的下位机控制程序设计以及基于LabVIEW软件的上位机界面设计,并实现对实验数据的存储和处理,能够对被检测材料施加的拉力和变形位移进行高精度的测量,最后完成了控制系统的硬件系统和软件系统的联合实验验证。本文设计并研发了一台一体化拉力试验机样机,通过进行多次硬件及软件方面的测试,该拉力试验机系统能够实现对薄膜等轻薄材料的拉伸实验。该拉力试验机集成度高、体积小、性价比高,实现了最初的设计目标。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH87
【部分图文】：

拉力试验机,单立柱,万能材料试验机

美国英斯特朗公司生产的 33 系列拉力试验机如图 1-1 所示：图1-1 英斯特朗 33 系列拉力试验机英斯特朗公司生产的 33 系列拉力试验机代表性的产品包括 3340 单立柱万能材料试验机系统、3380 落地式万能材料试验机系统、3360 双立柱万能材料试验机系统等，这些拉力试验机系统具有非常高的可靠性和实验的方便性。日本的拉力试验机代表性企业岛津制作所研制了一系列的不同型号的拉力试验机，该公司的拉力试验机负荷精度高，速度响应快，在全球的拉力试验机市场上都有着极其领先的地位。日本的岛津制作所研发的拉力试验机整体控制系统如图 1-2 所示：图1-2 岛津拉力试验机

拉力试验机,整体控制

岛津拉力试验机

拉力试验机,试验机,压剪,电液伺服

试验机的研究取得了突飞猛进的进展，国内的拉力试验机控制系统研制水平也水涨船高，深圳新三思公司生产的电液伺服压剪试验机如图 1-3 所示：图1-3 三思纵横 YAW-YJ 系列电液伺服压剪试验机国内生产的拉力试验机逐渐取得了一定的市场，像广州市广材试验仪器有限公司、苏州力高检测仪器公司、深圳新三思公司等知名试验机企业和机构推出一系列的拉力试验机产品，中国制造逐渐得到市场的青睐[10-11]。中国

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