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应用于减振器试验台的测控系统

作　者: 庞维
导　师: 吴学杰
学　校: 西南交通大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 减振器试验台机电作动器 PID前馈控制实时控制器示功图阻尼系数
分类号: U270.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着我国高速列车的迅速发展，对乘坐的舒适性提出了更高的要求，因此，作为保证机车运行平稳的关键部件之一减振器，对其性能的要求也相应提高。阻尼系数作为减振器的重要参数，它的测量对于现代铁路也有至关重要的意义。现有的实验规范以测试示功图为主要目的，国内试验台多为机械式，都存在许多不合理之处，本文改进的试验方案为闭环交流伺服控制方式，可读取作动器作用于减振器的力和位移的数据，并据此绘制出示功图，计算出被测对象的阻尼系数、刚度等参数。本文在介绍减振器试验台测控系统结构和原理的基础上，对系统的组成、硬件、软件和交流伺服作动器的工作原理和控制方法进行了详细的分析和说明。同时对测试数据的处理方法也进行了详细的介绍。依据GB 5599-85《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》由软件编程计算出被测对象的阻尼系数、刚度等参数，为提高控制系统的频响，克服伺服电机本身的延时，且因常规PID控制器无法满足高精度伺服控制系统对跟踪性能的要求，为此在常规PID的基础上加上了一个前馈控制，即前馈PID作为控制策略，在高精度伺服系统中，前馈控制可以用来提高系统的跟踪性能，并且对各种非线性干扰起到抑制作用。试验结果证明：本测控系统的硬／软件设计和所采用的控制策略是非常有效的。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-14
  1.1 问题的提出及研究意义  9-10
  1.2 国内外减振器试验台测控系统应用和发展现状  10-13
    1.2.1 国内现有试验方法的局限性  10-12
    1.2.2 本次设计的改进及其意义  12-13
  1.3 本文主要工作和研究内容  13-14
第2章试验台结构和系统组成  14-19
  2.1 试验台的基本结构和系统组成  14-16
    2.1.1 试验台的基本结构  14-15
    2.1.2 试验台的系统组成  15-16
  2.2 试验台的加载方案  16
  2.3 试验台主要部件  16-17
  2.4 减振器试验台的优势  17-18
  2.5 本章小结  18-19
第3章机电作动器基本结构和控制原理  19-30
  3.1 交流伺服系统的组成和工作原理  19-21
    3.1.1 简单交流伺服系统工作原理  19-20
    3.1.2 减振器试验台中的交流伺服系统工作原理  20-21
  3.2 机电作动器基本结构及其控制原理  21-24
    3.2.1 机电作动器基本结构  22
    3.2.2 减振器试验台所用机电作动器部件特点  22-23
    3.2.3 作动器丝杆的选择  23-24
  3.3 机电作动器总体设计方案  24-25
  3.4 机电作动器技术设计  25-29
    3.4.1 总体设计及技术分析  25-27
    3.4.2 主要零部件设计  27-28
    3.4.3 其他零部件主要设计参数  28-29
  3.5 本章小结  29-30
第4章控制系统设计  30-50
  4.1 PC104嵌入式计算机简介  30-32
    4.1.1 PC104特点  31
    4.1.2 PC104规范  31-32
  4.2 控制系统的构成和硬件设计  32-42
    4.2.1 数据采集系统模数转换设计  34
    4.2.2 逐次逼近式A/D的工作原理  34-35
    4.2.3 减振器试验台数据采集硬件部分简介  35-37
      4.2.3.1 输入通道电路  35
      4.2.3.2 模数转换电路  35-36
      4.2.3.3 数模转换电路  36
      4.2.3.4 功率放大模块  36
      4.2.3.5 接口控制逻辑电路  36-37
    4.2.4 下位机软件设计  37-42
      4.2.4.1 A/D转换子程序  40-41
      4.2.4.2 D/A转换子程序  41-42
  4.3 前馈PID控制器的设计  42-45
    4.3.1 常规PID控制  42-44
    4.3.2 PID参数的调整规则  44
    4.3.3 前馈 PID控制器的设计  44-45
  4.4 常规PID与前馈PID控制效果仿真比较  45-49
  4.5 本章小结  49-50
第5章被测对象相关参数的计算  50-63
  5.1 引言  50-51
  5.2 Delphi 控件的选择  51-52
  5.3 减振器所测参数的理论分析  52-55
    5.3.1 减振器阻尼系数的重要性  52-53
    5.3.2 减振器阻尼系数的测试标准  53-54
    5.3.3 弹簧倔强系数的理论计算  54-55
  5.4 减振器阻尼系数的编程计算  55-56
  5.5 程序运行结果  56-58
  5.6 减振器试验台部件实物图  58-62
  5.7 本章小结  62-63
结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文  68

应用于减振器试验台的测控系统

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