随动系统模拟负载试验台的研制

论文摘要

随着电力电子技术及电机控制技术的发展,随动系统在工业、国防、航空航天领域的应用也越来越广泛。而随动系统性能的好坏将影响到整个系统的运行,因此在随动系统交付使用前进行充分的台架试验是非常必要的。基于此目的,本文研制了随动系统的模拟负载试验台,可用于进行随动系统动静态负载模拟试验和性能指标的检测。本文首先分析了模拟负载系统的发展状况及几种常用的模拟负载形式,在总结传统模拟负载系统特点的基础上,结合本随动系统的实际负载特性,给出了随动系统模拟负载试验台的总体设计方案。该试验台主要由监控计算机、模拟负载控制器、模拟负载电机、电机驱动器、减速箱、惯量盘、磁滞离合器、试验台架等部分组成,可用来实现对随动系统的惯性负载、静阻力矩、可变动态力矩的模拟。接着进行了随动系统模拟负载试验台的硬件选型工作及模拟负载控制器的硬件及软件设计及调试工作。模拟负载控制器是整个模拟负载系统的核心控制单元,它以高性能DSP-TMS320LF2407A作为处理器,主要完成信号采集、信号处理和输出各种形式的力矩。设计工作主要包括输入模块、输出模块,信号处理模块以及与监控计算机的通信等模块的软硬件设计。最后完成了随动系统模拟负载试验台的组装与调试,调试结果表明试验台设计方案是合理且可行的,模拟负载控制器也能成功实现动态力矩的模拟和信号的输入输出及通信功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 模拟负载系统的发展概况
• 1.3 几种常用的随动系统模拟负载形式
• 1.3.1 直流发电机模拟负载形式
• 1.3.2 磁粉离合器模拟负载形式
• 1.3.3 电液伺服装置模拟负载形式
• 1.3.4 电动伺服装置模拟负载形式
• 1.4 任务来源
• 1.5 论文的主要工作及内容安排
• 2 随动系统负载分析及试验台的总体方案设计
• 2.1 火炮随动系统负载分析
• 2.1.1 静摩擦,动摩擦及不平衡力矩的产生
• 2.1.2 干扰力矩的产生及影响
• 2.2 随动系统模拟负载试验台的总体方案设计
• 2.3 本章小结
• 3 随动系统模拟负载试验台硬件设计
• 3.1 模拟负载执行电机及其驱动器
• 3.2 磁滞离合器
• 3.3 扭矩传感器
• 3.4 模拟负载控制器
• 3.5 本章小结
• 4 模拟负载控制器硬件设计及调试
• 4.1 模拟负载控制器硬件结构及组成
• 4.2 TMS320LF2407A最小系统介绍
• 4.2.1 LF2407A最小系统电源设计
• 4.2.2 LF2407A最小系统时钟振荡电路
• 4.2.3 片外存储器设计
• 4.2.4 电平转换接口设计
• 4.3 地址译码电路
• 4.4 输入模块设计
• 4.5 输出模块设计
• 4.6 通信模块设计
• 4.6.1 ISA并行传输方式
• 4.6.2 RS-485串口通信方式
• 4.7 模拟负载控制器硬件电路板设计与调试
• 4.7.1 PCB设计及注意事项
• 4.7.2 印刷电路板调试
• 4.8 本章小结
• 5 模拟负载控制器软件设计及调试
• 5.1 软件开发环境CCS介绍
• 5.2 模拟负载控制器软件总体设计
• 5.3 定时中断模块软件设计
• 5.3.1 定时器设置
• 5.3.2 输入模块（A/D）软件设计
• 5.3.3 输出模块（D/A）软件设计
• 5.4 通信模块软件设计
• 5.4.1 ISA并行通信软件设计
• 5.4.2 RS-485串行通信软件设计
• 5.5 程序调试及Flash烧写
• 5.6 本章小结
• 6 模拟负载试验台调试结果及分析
• 6.1 模拟负载试验台的总体结构
• 6.2 模拟负载的实现
• 6.2.1 转动惯量的模拟
• 6.2.2 静阻负载的模拟
• 6.2.3 可变动态负载
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录