陀螺振动分析仪传感器探头定位系统的研究

论文摘要

中国船舶重工集团公司第707研究所因生产需要委托长春工业大学研制陀螺振动测试及分析系统。论文的研究内容——陀螺振动分析仪传感器探头定位系统是上述科研课题中的一个子系统。它的作用是在陀螺振动测试开始之前,使用电气手段将x轴方向的传感器探头和Y轴方向的传感器探头快速定位到预设位置处。为了较好的完成这一功能,文中设计了一套以混合式步进电机作为执行元件,以DSP2407芯片作为处理器,基于模糊整定PID参数控制算法的定位控制方案,该方案将探头定位过程划分为粗犷调节和精密调节两个部分,粗犷调节借助高精密旋转电位器完成,精密调节借助电涡流传感器完成。论文研究内容主要包含如下几方面：定位系统中定位平台的研究；模糊整定PID参数控制算法的研究；系统硬件电路(系统电源、DSP最小系统、采样电路、电机驱动)的研究以及系统软件的研究。其中,模糊整定PID控制算法的设计和系统硬件电路的实现是论文的重点研究内容。最后,文中对探头定位系统进行了实际测试。实验结果表明,文中设计的探头定位系统具有良好的性能指标(探头定位的绝对误差<100μm,定位时间<13s),满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究意义
• 1.2 陀螺仪的发展及振动测试技术概述
• 1.2.1 陀螺仪的发展概述
• 1.2.2 国内外振动测试技术发展概述
• 1.3 论文的主要研究内容及章节安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 探头定位系统方案论证
• 2.1 传感器探头定位系统设计要求
• 2.2 探头定位系统的方案论证
• 2.2.1 基于直流电机的伺服控制系统
• 2.2.2 基于步进电机的伺服控制系统
• 2.2.3 当前智能控制策略概述
• 2.3 系统整体方案
• 2.4 探头定位平台简析
• 2.5 本章小结
• 第三章 探头定位系统定位控制器设计
• 3.1 模糊控制器的设计
• 3.1.1 论域的确定和输入输出量化处理
• 3.1.2 模糊化处理
• 3.1.3 模糊控制规则
• 3.1.4 去模糊化处理
• 3.2 PID控制器的设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 探头定位系统硬件设计
• 4.1 系统硬件整体规划
• 4.2 单元硬件电路设计
• 4.2.1 系统电源单元的设计
• 4.2.2 DSP外围电路设计
• 4.2.3 AD转换单元
• 4.2.4 电机驱动单元
• 4.2.5 键盘及显示单元
• 4.2.6 通信单元
• 4.3 本章小结
• 第五章 探头定位系统的软件设计
• 5.1 主程序设计
• 5.2 相关子程序模块设计
• 5.2.1 初始化程序、数据滤波和探头卡位检测程序设计
• 5.2.2 中断服务程序设计
• 5.2.3 PID算法程序设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 测试数据及图像分析
• 6.1 定位系统的数据及图像
• 6.2 陀螺仪振动分析过程中X-Y图
• 6.3 本章小结
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果