基于PMAC卡的航空发动机篦齿间隙测量系统的研究

论文摘要

发动机篦齿密封技术是航空发动机广泛使用的一种非接触式密封技术,一台航空发动机的篦齿密封间隙是否合理关系到航空发动机是否能够完全展示其性能。所以,在航空发动机研发、改进、制造以及维护的过程中,准确测量发动机篦齿间隙是十分必要也是必需的。目前,国内在航空发动机篦齿间隙测量的研究上还处于刚起步阶段。因此,本文研究设计了一种使用于航空发动机篦齿间隙测量的基于PMAC自动控制卡的精密测量系统。本文的研究工作主要有:在分析了各种测量方法的基础上,根据航空发动机篦齿密封的特点,选用了最适合的测量方法——反射式光强测量法,并且设计了满足系统测量精度的光纤位移传感器以及配套的数据测量系统,包括PCI高速数据采集卡、放大器、A/D转化等硬件。确定了系统的硬件结构。系统是以PMAC运动控制卡为核心,PMAC与IPC组成上下位机的双CPU机构,以及与BAYSIDE公司的NANOMOTION纳米电机组成的精密运动控制系统;根据试验数据以及系统的硬件结构特点确定了篦齿测量系统自动标定的原理和方法,详细的提出了关于PMAC自动控制卡的PID控制原理,以及在该系统中PMAC的PID参数设置;最后编写了整个系统的软件部分,包括上位机非实时性软件和下位机实时性软件部分。上位机软件利用VC++6.0开发,包括了PMAC参数设置、PMAC运动控制、系统自动标定以及篦齿间隙数据采集和信息处理。下位机软件主要利用PMAC控制卡自带的函数库在VC++6.0环境下完成编写,同时利用了PLC程序语言编写了实时运动部分的程序。静态实验和分析结果表明,本文研究设计的基于PMAC自动控制卡的航空发动机光强式篦齿间隙测量系统原理清晰明了,结构简单,满足航空发动机篦齿间隙测量的精度要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 篦齿间隙测量的意义
• 1.2 研究现状和发展趋势
• 1.2.1 探针测量法
• 1.2.2 电容法
• 1.2.3 电涡流法
• 1.2.4 光纤法
• 1.3 研究内容和成果
• 1.4 本章小结
• 第二章 数据采集系统的设计
• 2.1 光纤传感器设计
• 2.1.1 反射式光强传感器测量原理
• 2.1.2 光纤探头的结构设计
• 2.2 光电接收与预处理系统
• 2.2.1 光电接受与预处理系统方案
• 2.2.2 光纤传感器工作段选择
• 2.2.3 光电接收放大电路具体设计
• 2.2.4 A/D 转换与实时分析
• 2.3 数据采集系统验证实验
• 2.3.1 实验内容
• 2.3.2 技术要求和实验目的
• 2.3.3 实验原理
• 2.3.4 实验过程
• 2.3.5 实验数据处理
• 2.3.6 实验结论分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 自动标定系统的研究
• 3.1 PMAC 自动控制卡
• 3.1.1 PMAC 性能介绍
• 3.1.1.1 伺服控制器性能
• 3.1.1.2 PMAC 的功能
• 3.1.1.3 PMAC 的连接特性
• 3.1.2 PMAC 硬件介绍
• 3.1.2.1 硬件结构的开放型
• 3.1.2.2 PMAC 硬件组成
• 3.1.3 PMAC 软件介绍
• 3.1.3.1 软件结构的开放性
• 3.1.3.2 PMAC 应用系统开发工具—PEWIN
• 3.1.3.3 PMAC 通讯库函数—PCOMM32
• 3.1.3.4 PTALKDT
• 3.2 Bayside 公司NANOMOTION 纳米电机
• 3.2.1 陶瓷电机性能
• 3.2.2 无刷直线电机性能
• 3.2.3 光栅尺
• 3.2.4 平台集成方案
• 3.3 系统标定原理研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 PID 控制研究
• 4.1 PID 的概念
• 4.2 PID 调节概念及基本原理
• 4.2.1 开环控制系统
• 4.2.2 闭环控制系统
• 4.2.3 阶跃响应
• 4.2.4 PID 控制的原理和特点
• 4.2.5 PID 控制器的参数整定
• 4.3 PID 调节功能简介
• 4.3.1 比例调节器
• 4.3.2 比例积分调节器（PI）
• 4.3.3 比例微分调节器（PD）
• 4.3.4 PID 调节器
• 4.4 系统PID 陷波伺服滤波器调节
• 4.4.1 PMAC 自带PID 陷波伺服滤波器原理和算法
• 4.4.2 系统PID 参数调整
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统软件设计与开发
• 5.1 软件设计方案的确定
• 5.1.1 软件开发平台的选择
• 5.1.2 基于WINDOWS 平台的编程语言的选择
• 5.2 系统软件设计
• 5.2.1 软件工作机理
• 5.2.2 上位机控制软件开发
• 5.2.3 下位机软件的组成和开发
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统测试实验
• 6.1 实验目的
• 6.2 实验过程
• 6.3 实验数据分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结及展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间的研究成果