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电机伺服系统控制效果测试及分析

作　者: 吕东阳
导　师: 王显军
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械电子工程
关键词: 伺服系统上位机系统 LabVIEW 系统辨识
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要

随着电子技术和计算机技术的高速发展催生了新的测试方法、理论和仪器的出现。这些新的仪器技术在许多方面冲破了传统仪器的概念，测量仪器的功能开始发生了质的变化，在这种背景下，虚拟仪器应运而生。虚拟仪器借助于计算机的软硬件平台建立的测试与控制系统，其“软件即仪器”的思想代表了未来仪器技术的发展方向。通过虚拟仪器技术，用户可以根据自己的需求设计自己所需的仪器系统，满足多种多样的应用需求。本文以美国National Instruments(简称NI)公司的LabVIEW图形化编程语言和其软件本身带有的模糊逻辑工具箱，PID工具包，仿真模块（SimulationModule）等为开发平台。设计了一个电机转台伺服系统控制效果测试分析的上位机软件，采用串口进行数据的传输采集，代替了昂贵的数据采集卡。首先，阐述了本课题研究的背景及其意义，描述了虚拟仪器国内外研究现状和电机转台伺服控制效果测试的研究现状，针对以上研究现状的分析，并提出了本文的研究课题，基于虚拟仪器的上位机系统的电机转台伺服系统的测试研究分析。对研究的电机转台整个被控对象也进行了详细的介绍。其次，详细阐述了上位机软件的编程，上位机系统通过RS422串口通信实现了数据的通信，其包括：向下位机运动控制指令的传输，控制参数PID的在线调节，对电机转台数据的实时采集等。同时上位机亦实现了数据的处理、统计分析、时域以及频域的分析等功能。上位机、下位机和被控对象共同组成了一个完整的伺服控制系统。最后，分析了伺服系统的模型。对本文所研究的电机转台中的永磁直流力矩电动机进行了理论的建模，并利用频域特性测试法，实现了对电机转台伺服系统的传递函数的辨识。该系统的特点是无需增加额外的硬件设备，只需要利用所编写的上位机系统即可实现全数字化的伺服系统辨识系统。通过理论误差的分析，该系统简单可靠，应用性较广泛。并在辨识的基础上，增加了算法仿真模块，更加完善了上位机系统。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题研究背景及意义  11-13
  1.2 国内外的发展现状  13-15
  1.3 论文的主要工作内容和结构安排  15-17
第2章直流力矩电机转台伺服控制系统总体设计  17-21
  2.1 伺服控制系统的介绍  17-18
  2.2 电机转台伺服控制系统的运动性能指标  18
  2.3 电机转台伺服控制系统的组成  18-19
  2.4 电机转台伺服控制系统相关部件的介绍  19-20
  2.5 小结  20-21
第3章基于 LabVIEW 上位机控制界面的设计  21-49
  3.1 虚拟仪器软件开发平台  21-22
  3.2 LabVIEW 图形化编程软件  22-24
  3.3 上位机软件总体设计  24-47
  3.4 小结  47-49
第4章伺服控制系统系统辨识  49-63
  4.1 伺服系统建模  49-50
  4.2 直流力矩电机模型建立  50-53
  4.3 系统辨识的方法  53-55
  4.4 上位机操作界面的结果实现  55-61
  4.5 小结  61-63
第5章控制算法仿真研究  63-71
  5.1 控制算法设计仿真  63-67
  5.2 控制算法仿真结果  67-69
  5.3 小结  69-71
第6章总结与展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 研究展望  72-73
参考文献  73-76
在学期间学术论文发表情况  76-77
指导教师及作者简介  77-78
致谢  78

电机伺服系统控制效果测试及分析

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