面向高铁弓网试验台的控制系统设计与实现

发布时间：2017-08-30 11:00

  本文关键词：面向高铁弓网试验台的控制系统设计与实现

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【摘要】：弓网动态试验是研究弓网系统的有效手段,它可以模拟再现受电弓接触网之间的动态运动,为分析现行弓网系统的动力学性能提供试验依据。为了开发适用于高铁弓网系统的动态试验系统,本文基于新型高铁弓网试验台设计了控制系统。该系统通过多轴复合运动模拟再现了受电弓接触网之间动态运动,主要有拉出值运动、低频缓变运动和高频振动。首先,介绍了弓网试验台的组成结构和工作原理,同时对试验台各作动系统的运动需求进行了分析,然后针对需求,设计了作动系统的总体方案。根据试验台作动系统的设计方案,完成了运动控制系统的硬件设计。确定了以工控机、多轴运动控制卡为核心的控制架构,并对系统的关键硬件工控机、多轴运动控制卡、PLC进行选型。同时根据控制对象对试验台电气系统进行设计,涉及主电路以及控制电路设计。基于Visual C++6.0开发控制系统软件,重点完成了水平作动系统、门型作动系统和垂向作动系统运动控制程序的编写。最后,对各作动系统进行调试和功能测试,检验了控制系统的控制精度、稳定性、实时性。试验结果表示：控制系统各项技术指标均达到了弓网试验的标准,可以为弓网系统的动力学研究提供试验依据。
【关键词】：弓网系统 试验台 控制系统 PID控制
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景和意义8-10
• 1.2 国内外弓网系统试验台研究现状10-14
• 1.2.1 国内研究现状10-12
• 1.2.2 国外研究现状12-14
• 1.3 本文的主要工作14-16
• 2 高铁弓网试验台总体方案设计16-26
• 2.1 高铁弓网试验台介绍16-18
• 2.1.1 高铁弓网试验台组成与结构16-17
• 2.1.2 高铁弓网试验台工作原理17-18
• 2.2 高铁弓网试验台需求分析18-19
• 2.2.1 系统功能需求18-19
• 2.2.2 系统试验项目19
• 2.3 高铁弓网试验台作动系统方案设计19-26
• 2.3.1 水平作动系统方案设计19-20
• 2.3.2 门型作动系统方案设计20
• 2.3.3 垂向作动系统方案设计20-26
• 3 高铁弓网试验台控制系统硬件设计26-46
• 3.1 试验台控制系统硬件方案设计26-27
• 3.1.1 控制系统常见硬件方案分析26-27
• 3.1.2 控制系统硬件方案设计27
• 3.2 试验台控制系统硬件选型27-34
• 3.2.1 工控机选型27-28
• 3.2.2 运动控制卡选型28-30
• 3.2.3 PLC选型30
• 3.2.4 传感器选型30-34
• 3.3 试验台控制系统的硬件结构及工作原理34-40
• 3.3.1 水平作动系统工作原理35-38
• 3.3.2 门型作动系统工作原理38-39
• 3.3.3 垂向作动系统工作原理39-40
• 3.4 控制系统通讯方式40-41
• 3.5 试验台电气原理图设计41-45
• 3.5.1 电气控制系统工作原理41-42
• 3.5.2 主电路设计42-44
• 3.5.3 控制电路设计44-45
• 3.6 接地与抗干扰45-46
• 4 试验台控制系统软件设计46-64
• 4.1 软件系统总体结构46-48
• 4.1.1 软件需求分析46
• 4.1.2 软件系统总体结构设计46-48
• 4.2 运动控制程序设计48-61
• 4.2.1 控制卡基本运动形式实现方式48-51
• 4.2.2 水平作动系统控制程序设计51-54
• 4.2.3 门型作动系统控制程序设计54-57
• 4.2.4 垂向作动系统控制程序设计57-61
• 4.3 工控机与PLC通信程序的设计61-64
• 5 试验台的调试与数据分析64-71
• 5.1 水平作动系统调试与定位精度测试64-67
• 5.2 门型作动系统调试与双轴同步定位精度测试67-68
• 5.3 垂向作动系统调试与振动模拟测试68-71
• 结论71-72
• 参考文献72-74
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况74-75
• 致谢75-76

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本文编号：758888