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基于虚拟仪器技术的拉伸流变仪测控系统

作　者: 徐宗亮
导　师: 赵洪
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 拉伸流变仪测控系统虚拟仪器 PID
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

聚合物通常以熔体形态进行加工,熔体的拉伸流动性不但影响加工行为,还会影响最终产品的质量。掌握聚合物熔体的拉伸流动性具有重要的理论及实践意义。拉伸流变仪是研究聚合物熔体的拉伸流动性、拉伸强度以及拉伸粘度的重要设备,在科研及生产领域有广泛的应用。将计算机测控等新技术应用于拉伸流变仪,可使系统柔性强,数据移植性好,信息管理和处理能力强大,使用方便并能获得更多信息,使其性能得到大幅度提升。本文简述了流变仪发展和现状,结合计算机测控技术,进行了拉伸流变仪测控系统及相关方面的研究;详细阐述了此系统的设计思想和实现方法,以及整个系统的硬件和软件结构。运用虚拟仪器的设计方法,利用可视化图形编程环境,实现了多功能虚拟仪器软面板。该系统的硬件配置简单、软件设计灵活、图形界面友好。利用串行通信方式,通过构建通信协议建立了性能可靠的主、从式测控系统;在测控软件中实现了设定控制参数和动态校零、传感器的非线性校正、数据容错等功能,使系统运行灵活而稳定。在压力的控制当中,利用了具有控制参数在线整定能力的积分分离型PID控制算法,从而实现了压力恒定,达到了恒定挤出量的目的。另外,针对单片机应用系统实时性强,干扰因素较多的特点,利用了几种实用的软硬件抗干扰措施,提高了测控系统的控制品质,缩短了系统达到稳定的时间,实测表明达到了良好的控制结果,为获得更好的控制效果提供了新的途径。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 概述  10-11
  1.2 拉伸流变仪的现状及简介  11-12
  1.3 本文的目标及研究内容  12-13
第2章测控系统的设计方案  13-27
  2.1 计算机测控系统的基本形式  13
  2.2 系统组成  13-14
  2.3 交流伺服系统的选择  14-17
    2.3.1 交流伺服系统的数字化控制  15-16
    2.3.2 电机参数的选择  16-17
  2.4 传感器的选择  17-22
    2.4.1 温度传感器的选择  18-20
    2.4.2 压力传感器的选择  20
    2.4.3 测力传感器的选择  20-22
  2.5 控制算法的实现  22-25
    2.5.1 控制算法确定依据  22-23
    2.5.2 PID 控制器的改进  23-25
  2.6 本章小结  25-27
第3章测控系统的硬件结构及实现  27-36
  3.1 系统硬件概述  28-31
    3.1.1 现场控制器结构  28-29
    3.1.2 拉伸应力测试原理  29-31
  3.2 恒定挤出量的实现  31-32
    3.2.1 硬件电路  31-32
    3.2.2 AD7705 与AT89C51 的接口设计  32
  3.3 硬件抗干扰措施  32-35
    3.3.1 ΔI 噪声电压的克服  33-34
    3.3.2 印制板的布局与地线处理  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章测控系统的软件设计  36-62
  4.1 系统软件总体设计  36-37
  4.2 虚拟面板的设计  37-40
  4.3 软件各模块设计  40-53
    4.3.1 恒定压力PID 控制模块  40-45
    4.3.2 串行口通信协议的建立  45-47
    4.3.3 数据校正  47-50
    4.3.4 动态零点校正  50-51
    4.3.5 伺服电机线性加速  51-53
  4.4 采样信号的数字滤波算法  53-58
  4.5 系统软件的可靠性  58-61
    4.5.1 指令冗余技术  58-59
    4.5.2 软件陷阱技术  59-60
    4.5.3 使用WATCHDOG 监视定时器  60-61
  4.6 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

基于虚拟仪器技术的拉伸流变仪测控系统

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