弹箭滚转控制仿真实验台的设计与实现

论文摘要

本课题是为弹箭的风洞仿真实验而设计的一个单轴弹箭仿真实验转台，并结合实际要求完成了转台的台体安装和控制系统的软、硬件设计等工作。转台主要有弹载转轴、电磁离合器和转动精度高、具有自锁能力的三相步进电机组成。由于风洞实验的工作环境的恶劣性，本研究采用了抗干扰能力强的工控机和运动控制卡相结合的方法来控制转台系统。针对电机的驱动要求设计了多细分、高精度的驱动电路，结合动态链接库，根据实验要求用Visual Basic软件编写了转台的控制程序，生成了易操作的可视化人机界面。全文分为七章，第二章通过弹箭仿真总体方案的比较和弹箭在风洞中受力情况的分析，提出了弹箭滚转控制仿真实验台的最终设计方案；第三章对本装置的重要部分，步进电机的工作原理、性能指标及其机构特点进行详细的介绍；第四和五章详细介绍装置硬件和软件的设计；第六章完成了装置的总体安装和性能测试；最终通过性能测试得到了很好的实验效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1. 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题目前研究状况及提出的意义
• 1.3 实验台中的电机运动控制系统概述
• 1.3.1 运动控制的基本概念
• 1.3.2 步进电机的发展状况
• 1.4 课题的技术指标及其主要工作
• 2. 弹箭滚转控制仿真实验台的总体设计
• 2.1 弹箭仿真的总体方案选择
• 2.2 弹箭在风洞中的受力分析
• 2.3 装置的设计
• 3. 弹箭旋转控制仿真实验台中步进电机的介绍与选择
• 3.1 步进电机的概况
• 3.2 步进电机的性能指标
• 3.2.1 步进电机的静态指标
• 3.3.2 步进电机动态指标
• 3.3 步进电机的选择及其结构特点
• 3.4 混合步进电机的基本原理
• 3.5 混合步进电机的控制特点
• 3.5.1 转距矢量分析
• 3.5.2 绕组的通电方式
• 3.5.3 步距角的控制
• 4. 弹箭滚转控制仿真实验台控制系统的硬件设计
• 4.1 步进电机的驱动电路设计
• 4.1.1 步进电机各种驱动电路的分类与性能比较
• 4.1.2 步进电机的细分驱动电路
• 4.2 步进电机控制器的介绍
• 4.2.1 工控机的简单介绍
• 4.2.2 步进电机运动控制卡
• 5. 弹箭滚转控制仿真实验台系统的软件设计
• 5.1 软件设计的总体概括
• 5.2 动态链接库及其库函数的详细介绍
• 5.3 程序的界面设计及其功能说明
• 5.3.1 窗体界面设计
• 5.3.2 窗体控件功能说明及其代码设计
• 6. 弹箭滚转控制仿真实验台的总体安装与性能测试
• 6.1 总体安装
• 6.2 性能测试
• 7. 结论与展望
• 7.1 结论总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 部分程序代码
• 附录B 部分程序代码