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高频激振控制器的研究

作　者: 陈海明
导　师: 杨继隆
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高频疲劳试验机共振式振动系统振幅控制模糊PID CPLD
分类号: TH87
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 150次
引　用: 3次
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内容摘要

高频疲劳试验机是一种典型的非线性时变系统,采用传统的常规控制方法对试验过程进行控制,其控制精度不高,误差大。本文对解决上述问题作了一些探索性的研究工作。在分析了试验机中的电磁激振器振动机理及振动输出的传递方式基础上,推导了激振力数学表达式,构建共振式振动系统的数学模型;以此为基础,结合高频疲劳试验机的特点,分析并改进了模糊PID控制算法,使其符合试验机运行实际;设计出控制系统的主要硬件电路,实现试验机数字化、智能化、集成化。本课题的主要研究内容有: 1.根据电磁学理论推导出电磁激振器磁密和激振力的一般表达式; 2.对振动系统动态特性进行了研究。研究与分析了共振式振动系统的动态响应特性,建立了共振式振动系统的数学模型; 3.建立振幅控制系统的数学模型,导出振幅同可控硅导通角之间的动态关系,为振幅控制提供了理论依据; 4.设计了参数自整定模糊PID推理器,利用CPLD实现该推理器,实时得到适合于该时刻的PID参数,提高控制精度; 5.设计了波形产生、幅值调节以及检测监控电路,实验结果验证

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-20
  1.1 引言  11-13
  1.2 疲劳试验的发展  13-15
  1.3 高频疲劳试验机激振控制器的研究现状  15-17
  1.4 本课题的主要研究内容和意义  17-20
第二章共振式振动系统动态响应特性及振幅控制分析  20-36
  2.1 电磁激振器结构及工作原理  20-22
  2.2 激振器的电磁激振力  22-27
  2.3 振动系统的动力学和动态响应特性  27-32
    2.3.1 疲劳试验机激振系统的工作原理  27-28
    2.3.2 共振式振动系统数学模型的建立  28-30
    2.3.3 动态系数与调谐值的仿真曲线  30-32
  2.4 振幅控制模型  32-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章模糊PID控制器的设计及分析  36-46
  3.1 模糊PID控制器的概况  36-37
  3.2 参数自整定模糊PID控制器原理  37-38
  3.3 模糊PID控制器设计  38-44
    3.3.1 模糊控制器的结构  38-40
    3.3.2 建立模糊控制规则表  40-41
    3.3.3 模糊推理运算  41-44
  3.4 模糊PID控制器的实现  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章控制系统硬件设计方法及实现  46-57
  4.1 系统工作原理  46-47
  4.2 系统组成  47-48
  4.3 控制系统设计方法  48-50
  4.4 硬件描述语言VHDL  50-52
    4.4.1 VHDL的特点  50
    4.4.2 VHDL的结构  50-52
  4.5 控制系统的实现  52-56
    4.5.1 7128S84系列器件  53-55
    4.5.2 系统开发工具  55-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章硬件电路的设计  57-68
  5.1 波形产生电路设计  57-60
    5.1.1 模块构成  57-59
    5.1.2 波形产生原理  59-60
  5.2 幅值调节  60-61
    5.2.1 调节原理  60
    5.2.2 幅值调节实现  60-61
  5.3 实验结果  61-62
  5.4 力值检测  62-64
  5.5 电流检测  64-65
  5.6 速度检测与调节  65-67
  5.7 监控电路  67
  5.8 本章小结  67-68
第六章控制器软件及主界面设计  68-72
  6.1 控制器软件设计  68-69
  6.2 界面设计  69-71
  6.3 本章小结  71-72
第七章总结与展望  72-74
  7.1 研究工作总结  72
  7.2 展望  72-74
参考文献  74-78
作者在攻读硕士学位期间发表的论文  78-79
附图  79-80
致谢  80

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