弹性轴类零件液压伺服摆振试验机电气控制系统设计与研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

I I 中文摘要 摘 要 液压伺服摆振试验机是检测弹性轴类零件性能参数的重要设备，为研究弹性 轴类零件的性能提供了有力的保证。论文研究的重点是在传动机构核心部件—新 型力（运动）转换机构的基础上研制出 30kN·m 扭矩弹性轴类零件试验机的电气控 制系统，对大扭矩弹性轴类零件进行试验，从而获得其材料的性能参数。为保证 试验机能够满足大扭矩输出和高精度控制的技术要求，而采用液压伺服传动与控 制技术，以液压系统为动力源并设计相关电气控制系统的硬件和软件。 试验机电气控制系统采用伺服控制系统与数据采集系统相独立的结构，并设 计满足本试验机控制系统要求的 DSP 高速伺服控制器，提高了控制器伺服控制的 实时性，以完成对伺服阀的闭环伺服控制、故障保护等功能。试验机的数据采集 系统由 PCI 数据采集卡进行试验数据的采集和读取，试验数据的采集速度也大为 增加。工控机与伺服控制器之间通过串口进行数据通信，同时试验数据的分析和 处理均由计算机完成。 当用此试验机进行弹性轴类零件试验时，由于其被试验负载的特性在大范围 内变化，故每次试验前都需要对控制算法进行重新参数整定，此种试验方法较为 繁琐。为解决此问题，保证试验机的控制精度和抗干扰能力，对传统 PID 控制和 模糊控制方案的特点进行比较分析后，将参数自整定模糊 PID（Fuzzy-PID）复合 控制方案应用于该试验台控制系统，利用 MATLAB/Simulink 工具箱，分别采用控 制系统数学模型仿真和半实物仿真对控制算法进行仿真分析，建立了数字仿真模 型和现场物理模型以快速验证其算法有效性，最终将此算法转化为 C 语言并写入 基于 DSP 芯片的液压伺服控制器中。在工控机上使用 Visual C++软件编制试验机 的现场测控程序，对试验过程进行实时监控，显示并存储试验数据，同时采用软、 硬件抗干扰措施，试验机控制精度可以达到 0.5%的技术要求。 关键词：摆振试验机；电气控制；DSP 伺服控制器；simulink；参数自整定模糊 PID 控制 英文摘要 英文摘要 PAGE PAGE IV ABSTRACT Hydraulic servo-swing vibration testing machine is a important equipment to test materials，which could provide a strong guarantee to study the performance of flexible shaft. Based on the the core components which is called force (motion) converted mechanism, the electric control system of the testing machine whose maximum out-torque was 30000N·m was self-designed. The testing machine was used to test high torque flexible shaft，and then the material properties parameters will be obtained. To ensure the testing machine can meet the technical requirements of high torque output and high control accuracy, hydraulic servo-control technology was designed. Hydraulic system, and related hardware and software of electrical control system were used for power source for the system. A special structure that the servo control system and data acquisition systems were independent was designed for the testing machine’s electrical control system, and then a DSP servo controller was designed and made for the system to complete the closed loop servo valve servo control and fault protection. The PCI data acquisit