电子式疲劳试验机控制系统研究与应用

发布时间：2020-12-17 09:07

　　本文基于对电子式疲劳试验机的研究,主要对该设备的控制技术部分进行论证和阐述。首先对该课题的国内外现状和背景进行了分析和研究。了解了当前疲劳试验机在世界上的发展趋势,其次,根据设计理念对电子式疲劳试验机的机械结构部分进行设计,然后根据相应的控制理论,建立了合适的控制系统模型和方案。接下来我们在系统控制模型的基础上,以及本疲劳试验机所要达到的技术指标,计算并设计了硬件系统和软件系统这两大方面的具体实施方案。最后,完成了电子式疲劳试验机的制造和装配,并且进行了仿真实验测试。测试结果表明,伺服驱动技术和使用传感器反馈的闭环控制可以实现疲劳试验机在不同幅值下工作的特性,并且可以有效的提高试验机的精度。在试验机这一领域的探索中,我们可以知道,在不久的将来,伺服驱动技术和闭环控制一定会被应用于大量的试验机领域中。材料是一切高新技术发展的支撑和先导,现在人们一般采用电液伺服式的疲劳试验机进行材料实验,但是,由于疲劳试验一般需要时间过长,所以研发可以节约能源,并且以非液压作为主动力源的机械式电子疲劳试验机,是当今力学性能试验领域的当务之急。首先,根据吉林省科技厅提出的性能指标,我们进行了电子式疲劳试验机... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 课题的研究意义
    1.3 国内外发展研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 论文内容
    1.5 课题的主要创新点
第2章 电子式疲劳试验机的结构设计与伺服控制原理
    2.1 电子式疲劳试验机简介
    2.2 电子式疲劳试验机原理
    2.3 电子式疲劳试验机结构
        2.3.1 动横梁工作组件
        2.3.2 主动力源工作组件
        2.3.3 无级调幅工作组件
        2.3.4 双曲柄机构减震部件
        2.3.5 润滑降温系统
    2.4 电子式疲劳试验机伺服系统的理论提出与模型建立
        2.4.1 伺服控制系统
        2.4.2 控制理论
        2.4.3 控制原理图
    2.5 交流伺服电机数学模型的建立
        2.5.1 坐标变换
        2.5.2 交流伺服电机的数学模型
        2.5.3 交流伺服电机控制原理
    2.6 交流伺服电机控制算法分析
    2.7 本章小结
第3章 控制系统中硬件系统的选择与调试
    3.1 硬件系统
        3.1.1 电气控制原理图
        3.1.2 伺服控制单元
            3.1.2.1 电机选型
            3.1.2.2 伺服电机电气布线
        3.1.3 传感器选型
        3.1.4 运动控制卡选型（PCA8008）
        3.1.5 测力传感器
            3.1.5.1 测力传感器尺寸及安装
            3.1.5.2 轮辐式测力传感器电气布线图
        3.1.6 测力环的使用及安装
            3.1.6.1 测力环的安装
            3.1.6.2 润滑系统
        3.1.7 主运动电机系统选型
            3.1.7.1 变频器的选型
            3.1.7.2 电气接线图
            3.1.7.3 有关能量回馈功能在变频电机上的应用
    3.2 硬件调试中注意事项
        3.2.1 伺服电机与减速器之间的连接
        3.2.2 主动力系统安装及启动注意事项
    3.3 小结
第4章 控制系统软件设计
    4.1 引言
    4.2 电子式疲劳试验机控制软件研发平台及功能分析
        4.2.1 控制系统软件的功能需求
        4.2.2 控制软件设计平台
    4.3 电子式疲劳试验机主程序控制流程
        4.3.1 控制软件的结构层次
        4.3.2 控制系统的流程图
        4.3.3 控制程序软件的功能实现
    4.4 控制软件的操作界面
    4.5 实验模块
        4.5.1 疲劳试验步骤
        4.5.2 数据处理模块
    4.6 本章小结
第5章 仿真实验验证
    5.1 控制系统的功能测试
        5.1.1 硬件测试
        5.1.2 控制软件功能检测
    5.2 仿真实验验证
        5.2.1 疲劳试验中力和位移数据仿真
        5.2.2 疲劳试验机整机控制系统性能
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 后续展望和研究
        6.2.1 探索效能更高的能量回馈功能
        6.2.2 加强伺服控制系统在无级调幅方面上的应用
参考文献
作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容在电动汽车电池能量回馈中的应用[J]. 楼海星,姚维.  轻工机械. 2013(06)
[2]有限元分析软件Ansys在模态分析中的应用[J]. 王宇,张俊伟,林永龙.  起重运输机械. 2013(11)
[3]Separate Control of High Frequency Electro-hydraulic Vibration Exciter[J]. JIA Wen’ang,RUAN Jian~*,and REN Yan The Key Laboratory of Mechanical Manufacture and Automation of Ministry of Education, Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310032,China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(02)
[4]浅谈变频器技术在工业节能领域的应用[J]. 宁志刚.  中国新技术新产品. 2010(17)
[5]试验机行业发展概述[J]. 李春明.  机械工业标准化与质量. 2010(02)
[6]变频器节能性能探讨[J]. 刘艳亮,秦青.  煤. 2008(12)
[7]基于双闭环的液压伺服系统控制[J]. 于建均,陈千平,孙亮,李建更,阮晓钢.  北京工业大学学报. 2007(03)
[8]基于模糊遗传算法的二自由度PID控制器优化设计[J]. 杨延西,刘丁.  仪器仪表学报. 2006(08)
[9]基于AVR单片机的电液伺服疲劳试验机控制系统[J]. 苏敏,石世宏.  苏州大学学报(工科版). 2006(02)
[10]疲劳试验研究进展[J]. 佟玲,张本华,杨玉芬.  实验室科学. 2006(02)

硕士论文
[1]1MN静重式力标准机加载控制技术研究[D]. 张晟.吉林大学 2012



本文编号：2921777