王斐[1]2003年在《直流电机计算机控制综合平台数据采集与接口研究》文中进行了进一步梳理机电一体化是近年来新兴的一门学科，机电一体化技术的发展要求学生兼顾机械和控制技术两方面的知识，并能在学习和实践中将二者有机融合起来。计算机控制方面课程的教学对机械类学生的知识构成和未来工作实践均具有重要意义，既要面对计算机技术的高速发展，又要使其能与传统学科有机结合，这就要求采用一些新的方法来增强教学效果，并结合实例培养学生实践能力。 为配合教学，本文设计开发了直流电机计算机控制系统。整个设计基于现代检测技术与控制技术原理和方法，并借助于EDA工具和现代电子电路及系统设计技术，解决了设计中的关键问题，并对部分电路进行了仿真，提高了效率。本文重点设计了整个平台的数据采集系统和输出驱动部分。由于串行通信在数据通信及控制系统中都得到了广泛应用，故本文利用PC机并行打印端口实现数据采集系统与计算机之间以及计算机与输出驱动设备之间的串行通信，并给出了输入输出接口部分硬件电路设计。本文还讨论了系统的干扰问题，提出了抗干扰的有效措施。 本文所设计系统便于学生掌握以计算机为核心的数字控制技术，培养对控制理论的应用能力，加深对机电一体化概念的理解。
王力刚[2]2003年在《直流电机计算机控制综合平台驱动模块及控制软件设计》文中研究表明机电一体化产品质量和技术水平的高低是当今世界衡量一个国家实力和国际地位的重要标志。机电一体化技术是多种技术的有机结合，是一门实践性很强的学科。机电一体化技术以自动控制技术为主要支撑技术，其产品的执行部件大多为各种类型的电动机，所以对电机的控制是机电一体化技术的一项重要内容。直流电机具有良好的机械特性，易于实现各种控制规律，同时直流传动控制系统的一些理论仍然是交流传动的基础。本文基于直接数字控制技术，提出了一种新型的直流电机控制综合平台，目的在于充分利用现有的实验室计算机资源，以较少的投资和简单的实验设备让使用者了解直流电机控制和自动控制技术中的一些基本概念和基本原理。 平台由直流电机、机械减速装置、驱动模块、I／O接口电路、各种传感器件和安装了控制软件的个人计算机组成，软硬件通过计算机并行口进行通讯，其内核采用计算机控制技术，对用户来说既可以作为模拟控制器，也可以实现数字控制器。本文主要完成了电机驱动模块硬件电路的设计制作和控制软件的设计。硬件电路按功能分为多个模块，每个模块单独进行设计。在设计过程中，使用OrCAD／PSpice对电路进行了仿真并在文中给出了仿真结果，然后利用Protel 99SE制作电路板并通过了调试。软件则采用虚拟仪器技术，在微型计算机上实现信号发生器、多通道示波器和控制器的功能，文中给出了软件的设计思想和设计过程。软件在Windows98操作系统下进行调试，能够正常运行。 本文最后设计了几个典型的实验让使用者掌握平台的使用方法，并利用实验来进行软硬件联合调试。文中给出了实验的结果波形，证明平台基本上实现了所要求的功能。
朱坤[3]2008年在《电机试验台测试系统》文中指出“电机测功机试验台”是校211工程项目,对于100kW和400kW两个功率等级的电动机和发电机试验兼容。能完成电动机起动特性试验,空载试验,负载试验,堵转试验,温升试验,变频电机的恒转矩和恒功率试验,突加、突减负载和转速给定的速度响应试验。本课题作为该项目的一部分,主要进行试验台搭建,各部分调试以及完成在抽油机节能改造项目中应用的180kW开关磁阻电机的测试,验证其优越性。本文主要针对试验台测试系统的负载直流电机调速系统和数据采集系统两部分,首先根据试验台功能要求进行系统的方案设计,然后进行负载直流电机调速系统控制器选型和系统的硬件连接设计;进而对数据采集系统的各部分进行选型、硬件连接和软件开发。本课题中被测的开关磁阻电机拖动直流测功机作发电机运行,由于采用的西门子6RA70系列整流器可实现成本较低的四象限运行,自动跟踪叁相交流电的相位和频率,发出的电能反馈上电网,实现了大功率测试系统的节能。整个测试系统功能强大、人机界面友好且操作简单方便,一方面可以实现对实验设备各参数的实时监测另一方面可以自动获得所需特性曲线和试验数据。
苗坤林[4]2008年在《圆度仪测控系统的研究与设计》文中研究表明圆度仪是机械工业中应用最广泛的检测回转体零件圆度误差的高精度仪器。目前许多老式进口圆度仪,由于使用时间较长,性能下降,故障增多,甚至无法正常工作。因此,对传统的圆度仪的技术改造便具有重要意义。计算机技术的飞速发展以及虚拟仪器的产生使测量仪器发生了革命性的变化,在此背景下,开展利用虚拟仪器技术改造现有圆度仪器的研究,不仅是可行的,而且顺应了科技发展的要求。本课题围绕圆度仪器测控系统改造做了以下主要工作:首先,在广泛阅读和深入总结国内外相关文献资料的基础上,对圆度仪的工作原理进行了研究,并对其进行性能和参数测试,分析了Talycenta圆度仪改造前存在的具体问题,制定可行的改造方案。其次,将虚拟仪器技术引入圆度仪改造领域,先后选择和设计了虚拟仪器硬件和软件。在硬件方面,保留原有圆度仪的机械结构部分,使用西门子S7-200PLC作为下位机的核心控制器,构建电机控制系统和数据采集系统。在软件设计方面,上位机用在CAT(计算机辅助测试技术)领域广泛采用的美国NI公司的LabVIEW作为圆度仪测控系统软件部分的开发平台,开发LabVIEW与PLC的通信程序,在此基础上搭建圆度仪电机控制和数据采集软件平台。下位机编写PLC与LabVIEW的通信,电机控制以及数据采集的PLC程序。再次,分析最小二乘圆算法的原理,以此算法评定被测工件圆心与圆度仪转台的偏差,通过调心电机实现调心功能。最后,用设计的虚拟圆度仪对工件进行实际测试和分析。实验证明本虚拟圆度仪能够满足圆度检测功能的需求,精度上也能达到要求,为在用虚拟仪器改造圆度仪领域,提供了理论和实践依据。
王开厅[5]2013年在《材料微观力学性能原位拉伸测试仪研制与试验研究》文中研究说明材料科学是现代科技进步的基础，是一切技术产业进步的推动力量。一个国家的材料生产工艺技术决定了其国民工业体系的完整性，还间接影响到该国在地区事务中的话语权，鉴于材料科学技术的重大作用，世界各国投入了大量的精力对新材料、新工艺进行研究。材料的受载情况及其微观结构性能决定了其使用寿命，因此，对材料载荷作用下的微观结构变形、损伤、破坏机理进行研究，对材料力学性能进行测试具有重大的意义。原位拉伸测试可以实现材料载荷作用下的微观结构观测和力学性能测试，将材料测试过程中的微观结构变化与获得的力学性能曲线结合起来进行分析，有助于材料微观机理的深入研究。论文对材料微观力学性能原位测试技术发展现状进行了综合分析，在此基础上开发了材料微观力学性能原位拉伸测试仪。论文对国内外原位拉伸测试技术和显微成像技术的发展现状进行了综述分析；在此基础上提出了基于金相显微镜的材料微观力学性能原位拉伸测试仪的总体设计方案；对测试仪工作原理进行了分析，其工作模块主要包括驱动单元、动力传递及转换单元、导向机构、信号检测单元和测试执行机构，对各个模块的工作原理进行了分析，对各个模块进行了有限元仿真分析和结构优化；开发了适用于本测试仪的微型高精度引伸计和力传感器，模拟实际工况对微型高精度引伸计和力传感器进行了静力学仿真分析。论文设计了信号放大电路、低通滤波电路，对位移传感器和力传感器信号进行信号放大、滤波，使用Multisim10仿真软件对电路进行了仿真分析，采用了叁级放大电路对模拟量信号进行放大，仿真结果表明放大电路没有出现明显失真现象；对论文使用的USB2817数据采集卡的性能参数进行了介绍，模拟量采集有两种连接方式，论文选用了单端连接方式；阐述了论文采用的伺服电机驱动器和伺服电机编码器的工作原理；基于LabVIEW软件开发了模拟量信号采集程序，对信号采集程序进行了测试，测试结果表明信号采集程序能够满足使用要求；采用串口通信的方式实现了计算机与伺服电机驱动器的数据传输，开发了伺服电机控制程序，实现了对伺服电机转速的精确控制。提出了力传感器的动、静态标定方法，并对力传感器进行了动、静态标定试验，标定结果表明力传感器具有很好的静态特性，对冲击载荷的检测存在一定误差；对直线电位器式位移传感器的工作原理进行了阐述，提出了图像像素位移标定方法，运用该方法对位移传感器进行了高精度小量程标定，使用全量程标定方法选择性能最好的量程区间作为位移传感器的实际使用区间；设计了变截面非标准试件，提出了弹性变形等效标距法，以Q235-A(F)钢为例对试件的塑性变形等效标距进行了计算；使用论文研制的原位拉伸测试仪对T2纯铜和AZ31B镁合金材料进行了拉伸测试试验，并利用金相显微镜对拉伸测试的整个过程进行了原位观测，对不同测试阶段的试件微观结构进行了分析研究，T2纯铜为延性断裂，AZ31B镁合金为准解理断裂，由测试结果可知，论文研制的材料微观力学性能原位拉伸测试仪具有较高的测试精度、稳定性和可重复性。
李明平[6]2007年在《机器人避障模块的设计研究》文中研究说明自主式移动机器人在移动的过程中,常会面临无法预测的环境变化,如何有效地发现障碍物并实现安全避障成了一个热点问题。基于自制的四轮移动小车,以ATMEL公司的8位单片机AT89C52为核心,开发研制了一套移动机器人用避障模块,该模块主要由单片机、红外传感器网络、超声波传感器网络、小功率直流电机闭环驱动控制模块组成,并对单片机基于串行总线的分布式应用、单片机与PC之间的串行通讯进行了一定的研究,以备系统扩展和二次开发之用。8个超声波传感器均布在一个圆周上,发射器和接收器交错排列,构成一个简单的声纳环,其布局造成的探测盲区由红外传感器网络弥补,二者共同完成环境探测任务。在超声波测距中,采用循环发射的方式,有效避免了回波信号干扰,采用1个发射器发射、2个邻近的接收器接收的方法,为机器人提供同一方向上的多个距离信息,并且给出了距离信息的多种表示方法。在软件上采取一定措施,消除了一部分测距误差。红外传感器网络输出开关量信息,表明近处的障碍物信息。电机闭环驱动控制模块控制电机完成避障动作行为,采用速度单环反馈、桥式驱动、PWM调速。硬件上,测速时采用了脉冲去抖动电路,用8253构成PWM调制器。软件上,采用PID控制算法对电机进行控制,用T、变M/T综合法测速。在信息处理上,先进行预处理,提高可信度,后进行模糊处理。模糊控制器将距离信息模糊化,经过模糊推理,得出避障动作行为结论。
付丽[7]2006年在《基于Internet的无刷直流电机控制系统研究》文中研究指明无刷直流电机以其优良的调速性能,在各个领域中得到了广泛的应用,针对无刷直流电机的DSP控制系统,国内外学者进行了大量的研究并取得了许多成果,控制技术日趋成熟。由于Internet网络技术的发展,人们开始考虑通过远程对设备进行控制,但是当将无刷直流电机接入Internet网络,由于网络的不确定和随机性,出现许多新的问题,本文围绕构建一套基于Internet的BLDCM控制系统,针对网络控制系统的部分问题进行了研究。 首先,完成了底层无刷直流电机控制系统的软硬件设计,采用DSP作为主控制器,IR2136为主驱动芯片,实现位置与速度的精确数字闭环控制,并且具有霍尔故障、过压、欠压、过流和过热等保护功能。该部分控制系统通过RS232总线与上层服务器进行通讯。 然后,针对Internet的远程控制中最关键的问题之一时间延迟进行了探讨,分析了Internet时延的组成,并基于ICMP协议对网络时延进行测试分析,同时讨论了传输距离、时间段及数据包对时延的影响。 为了解决时延对系统稳定性带来的不利影响,本文提出一种基于事件一时间的混合控制思想,该方法在保证底层运动控制器实时闭环调节的前提下,引入了一个与时间无关的参数变量即事件变量,巧妙的避开了时间这一信息,解决了网络时延对系统的影响,保证了系统的稳定性。 紧接着,完成了整个控制系统的搭建,系统采用B/S通讯模式,保持型和人机交互型混合的控制方式,远程用户只需一台安装了IE浏览器的电脑,就能通过web页访问本地BLDCM控制系统,并对其进行控制以及实时动态地监测和显示现场电机运行状态。使得传统的无刷直流电机控制摆脱了空间的限制,通过网络实现了远距离的控制,极大的方便了操作,同时也实现了资源和技术的共享。 最后,针对完成的无刷直流电机远程控制平台进行了试验研究,包括网络实时数据采集性能的测试、基于事件一时间控制方法的速度环阶跃响应、速度梯形图运行和故障处理的试验以及完成客户对无刷直流电机的控制监视试验,试验证明基于事件一时间的控制方法对于解决网络时延下的无刷直流电机的有效性和可靠性。
林奕戎[8]2011年在《基于NI虚拟仪器的直流电机控制系统分析与设计》文中提出实验教学在高校工科教育中起着相当重要的作用,但是长期以来实验教学模式的僵化和实验设备的落后在很大程度上制约了实验教学质量的提高。随着微型计算机和软件技术的发展,“软件即仪器”的虚拟仪器技术也快速发展,虚拟仪器在智能化、处理能力、性价比、可操作性等方面与传统仪器相比都具有明显的技术优势,将虚拟仪器引入高校的实验教学不但可以提高测试效率和教学的质量,而且为降低实验仪器成本提供了有效的途径和方法。本论文的研究目的正是从改变传统实验教学模式的思路出发,基于NI虚拟仪器,为《自动控制原理》课程开发了直流电机PID控制系统的实验项目,为本系未来的实验教学改革、虚拟实验室建设和虚拟仪器实验教学系统的开发积累有益经验。本论文首先阐述了国内外相关课题的现状和发展趋势,明确开展本课题研究的重要性以及主要的研究任务。然后介绍了开展研究的硬软件条件:NI ELVISⅡ+教学实验室虚拟仪器套件、QNET-DCMCT直流电机训练板和虚拟仪器软件开发环境LabVIEW。NI ELVISⅡ+教学实验平台能够为学生提供一个动手操作的平台来学习从理论、设计、原型到实现这一整套的工业流程,结合第叁方板卡教师可以教授电路、控制、测量与仪器、通信、嵌入式/微控制器和航空动力学、机电传感器、光纤传输理论等等多种不同专业课程。介绍了PID控制技术理论,探讨了直流电机的运动特性、参数测量、开环闭环模型、PID控制器的设计与实现等过程,完成了基于QNET-DCMCT板卡的直流电机速度和位置PID控制系统的LabVIEW设计,分析了调整PID参数对系统控制效果的影响。并且通过在NI ELVISⅡ+原型实验板上搭建硬件电路,开发设计了直流电机转速测量与转速PID控制系统,为把虚拟仪器技术引入到《自动控制原理》课程的实验教学中进行了有益的探索和尝试。最后,对论文的研究工作进行了总结和展望。
金桂财[9]2009年在《电动自行车驱动系统仿真研究》文中研究指明本文介绍了电动自行车产业的现状、行业发展中的问题和电动自行车驱动系统的性能检测、仿真概况,阐述了本课题的研究意义。论文介绍了仿真技术的现状,分析了现有的仿真技术在电动自行车驱动系统性能研究中的局限性。进而,基于半实物仿真和面向对象仿真的思想,提出了本文对驱动系统仿真设计的思路和总体方案。仿真平台的整体设计,采用了模块化的设计方案和功能分解的策略,形成可更新、可扩展的系统结构。平台充分注重了对二次电池性能检测的软硬件方案设计和采用负载电机系统模拟实际阻力的具体方案。仿真平台的的设计力求结构简单、功能全面,完全实现了国标《电动自行车通用技术条件》GB17761-1999中对电动自行车驱动系统各项性能的检测。分别针对二次电池、驱动电机、控制器进行了完整的测试,为生产厂家选择蓄电池和电机提供了检测手段。运用该平台对所设计的控制器各项功能进行了黑盒测试,为控制器的改进和完善提供了依据。平台仿真利用了电动自行车驱动系统数据采集装置。在自行车上路行驶过程中采集实际数据,根据不同的路况和国标中的相关规定,对采集的数据进行了分析整理。数据全面,为平台仿真的控制功能设计提供了依据。根据实际采集的数据,利用负载电机进行了阻力仿真和综合仿真。通过对国内某电动自行车驱动系统的仿真,验证了仿真平台的基本功能。
蔡秋花[10]2008年在《基于DSP的扫描控制系统研究与设计》文中研究说明微波红外扫描仪是气象卫星上的一个重要携带设备。扫描控制系统是扫描仪的电气控制执行机构,其控制性能直接关系到扫描仪的成像精度和卫星的任务完成情况。本文针对微波红外扫描仪高精度伺服控制要求,提出了一种以TM320F2812为核心的数字扫描伺服控制系统设计方法。该系统以无刷直流电机作为伺服驱动机构,采用电流内环和速度外环的双闭环控制策略,实现了低速度大惯量负载驱动控制和转动惯量的平衡补偿。论文主要研究了扫描控制系统的结构组成,控制方案,硬件和软件设计等问题,简要介绍了无刷直流电机的工作原理和数学模型,分析了转矩脉动产生的原因及减小转矩脉动的方法。在总体结构设计方面,选用无刷直流电机作为驱动电机和补偿电机,实现了单DSP的双电机控制结构。在硬件设计部分,充分利用DSP丰富的内部硬件资源,完成了由TM320F2812为控制器核心,简单外围电路如电机驱动功率电路,反馈采样电路,串口通信电路和电源电路等组成的扫描控制系统的硬件设计。在软件设计部分,采用C语言模块化编程,主要实现PWM信号输出、信号采集、转速控制、数据通信等功能,完成了满足扫描控制系统性能要求的双闭环控制软件算法设计。最后为了辅助扫描控制系统的开发,用虚拟仪器开发工具LabVIEW设计了一个扫描控制测控仿真软件系统,并建立了无刷直流电机的LabVIEW仿真模型。本文所设计的扫描控制系统样机硬件和软件已经通过地面调试,试验及仿真结果表明,该系统软硬件设计合理,运行可靠,性能稳定,基本达到了所要求的性能指标。
参考文献：
[1]. 直流电机计算机控制综合平台数据采集与接口研究[D]. 王斐. 西北工业大学. 2003
[2]. 直流电机计算机控制综合平台驱动模块及控制软件设计[D]. 王力刚. 西北工业大学. 2003
[3]. 电机试验台测试系统[D]. 朱坤. 北京交通大学. 2008
[4]. 圆度仪测控系统的研究与设计[D]. 苗坤林. 华中科技大学. 2008
[5]. 材料微观力学性能原位拉伸测试仪研制与试验研究[D]. 王开厅. 吉林大学. 2013
[6]. 机器人避障模块的设计研究[D]. 李明平. 中国石油大学. 2007
[7]. 基于Internet的无刷直流电机控制系统研究[D]. 付丽. 西北工业大学. 2006
[8]. 基于NI虚拟仪器的直流电机控制系统分析与设计[D]. 林奕戎. 汕头大学. 2011
[9]. 电动自行车驱动系统仿真研究[D]. 金桂财. 哈尔滨理工大学. 2009
[10]. 基于DSP的扫描控制系统研究与设计[D]. 蔡秋花. 上海交通大学. 2008
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