控制工程硕士论文：有关精密离心机动平衡

　　控制工程硕士论文 ：有关精密离心机动平衡系统控制方法的研究
　　
        目录：
　　摘要 4-5
　　Abstract 5-6
　　第1章绪论 9-15
　　1.1课题的背景及研究意义 9-10
　　1.2国内外精密离心机的发展 10-11
　　1.3动平衡行业的发展状况 11-12
　　1.4实时软件发展状况和提高实时性方法 12-13
　　1.4.1实时性软件的发展状况 12-13
　　1.4.2提高Windows实时性方法 13
　　1.5论文的主要研究内容 13-15
　　第2章精密离心机数学模型的建立 15-27
　　2.1精密离心机的结构 15-17
　　2.2精密离心机的基本参数 17
　　2.3精密离心机坐标系建立 17-20
　　2.3.1不旋转坐标系的建立 18-19
　　2.3.2旋转坐标系的建立 19-20
　　2.4精密离心机的受力分析 20-24
　　2.4.1离心力 20-22
　　2.4.2平衡力 22-23
　　2.4.3摩擦力 23-24
　　2.5精密离心机状态方程 24-25
　　2.6动平衡系统的解算方法 25-26
　　2.7本章小结 26-27
　　第3章精密离心机动平衡系统及卸荷系统控制方法 27-44
　　3.1精密离心机精度要求与指标初步分配 27
　　3.1.1离心机动平衡系统精度要求 27
　　3.1.2离心机卸荷系统精度要求 27
　　3.2精密离心机动平衡系统的控制器设计 27-36
　　3.2.1直流力矩电动机的基本方程 28-30
　　3.2.2动平衡系统控制器设计 30-35
　　3.2.3动平衡系统的精度与调节范围 35-36
　　3.3精密离心机卸荷系统的调整方法 36-43
　　3.3.1卸荷系统产生的弹性变形 36-40
　　3.3.2啮合力大小变化情况及控制方法 40-42
　　3.3.3卸荷系统精度分析 42-43
　　3.4本章小结 43-44
　　第4章动平衡控制系统软件实现 44-64
　　4.1实时控制方案的选择 44-46
　　4.2动平衡控制系统软件的设计 46-54
　　4.2.1RTX实时性原理 46-47
　　4.2.2精密离心机软件设计的整体框架 47-53
　　4.2.3RTX实时响应评估 53-54
　　4.3动平衡系统的数据采集与处理 54-58
　　4.3.1压电传感器的特点及使用 54-55
　　4.3.2数据采集硬件实现 55-57
　　4.3.3综合解算法的实现 57-58
　　4.4PLC功能的实现 58-63
　　4.4.1可编程控制器的种类与选择 58-59
　　4.4.2松下电工的专用通讯协议 59
　　4.4.3运用Mscomm控件实现PC与PLC通信 59-62
　　4.4.4PLC程序设计 62-63
　　4.5本章小结 63-64
　　结论 64-65
　　参考文献 65-69
　　致谢 69

【摘要】 精密离心机是测试与标定加速度计在高过载下性能的高精度惯导测试设备。精密离心机存在的动不平衡量以及消除动不平衡量的实时性等都会影响精密离心机的精度。为了提高精密离心机的精度,采用双面校正的动平衡方法,减小了离心机转子中存在的不平衡量,提高了精密离心机的精度。因此实现动平衡系统有着重要的现实意义。首先,通过对精密离心机的结构进行分析,建立旋转轴与非旋转轴坐标系,考虑到精密离心机在旋转过程中所受的各种力的影响,建立了精密离心机在动态过程中的数学模型。其次,给出了精密离心机动平衡解算方法。第二,通过精密离心机的建模与分析,首先,对精密离心机的数学模型进行简化,根据系统的剪切频率的要求与开环Bode图,采用滞后校正的方法进行控制。其次,卸荷系统与精密离心机动平衡系统,以及齿盘啮合力之间具有耦合,通过MATLAB仿真研究了精密离心机在不同转速下,精密离心机的动不平衡量和啮合力的变化情况,给出了精密离心机卸荷滑车的控制方法。第三,精密离心机动平衡控制系统软件针对精密离心机动平衡系统的实时性的需要,本文研究了基于RTX(Real-Time Extension)实时控制系统的设计。首先,阐述了在众多实时控制方案中选择基于Windows下扩展方法的原因。其次,分析了Windows NT系统在实时方面的缺陷和RTX系统在精密离心机动平衡系统的应用过程中的必要性。第三,通过创建共享内存空间的方式,实现进程间的通信,提高了数据采集和实时更新数据的速度。第四,用软件实现了第二章所述的综合解算法,以及对各种影响的补偿。最后,针对RTX的实时性能进行了测试对比。最后,介绍了动平衡执行部分的功能。根据可编程控制器设计要求以及松下电工的通讯协议,采用串口通信的方式,实现了PC与PLC之间的通讯。

【Abstract】 Precision centrifuge is large high-precision testing equipment which is used to label and test the inertial components. Some minimal disturbance is possible to influence the accuracy, such as the existing unbalance of precision centrifuge and response time of precision centrifuge. To improve the accuracy and efficiency, it is necessary to use a new way to adjustment at two different flats to reduce the unbalance. With this dynamic balance system, the unbalance is reduced; therefore, the realization of such dynamic balancing system plays an extremely important role in this project.Firstly, according to the analysis of the structure of precision centrifuge, this paper establishes coordinate system of rotation axis and fixed axis with considering the influence of different force; then establishes a mathematic model of precision centrifuge. In addition, illuminate comprehensive calculation method to calculate the unbalance.Second, based on the modeling and analysis of precision centrifuge, we simplify the mathematic model of precision centrifuge. Moreover, according to the requirement of cut-off frequency, we use the way of lag correction to control the dynamic system. Finally, in this dynamic balance system, relief arrangement and engage force influence each other. In order to meet the requirement, this paper uses the MATLAB to simulate the rotor at different speeds and gives a way to meet the requirement. It can not only reduce the unbalance of the precision centrifuge, but also make the engage force varying within the allowed range.Third, for the real-time control requirement of precision centrifuge, this paper researches on the design of real-time control system based on RTX. At beginning, this paper explains that why we choose this method. In addition, this paper illuminates the defect of Windows NT operation system and necessity of RTX. Moreover, the shared memory is used to communicate between the different processes, so it improves the data acquisition and data updating. Furthermore, realize the comprehensive calculation method mentioned in chapter 2. Finally, compare the response time between with RTX and without RTX. Finally, this paper illuminates the functions of executive program. According to the requirement of PLC design and communication protocol of Matsushita, serial ports are used to communicate between PC and PLC.

控制工程硕士论文 【关键词】 精密离心机； 动平衡； RTX； 耦合；

【Key words】 Precision centrifuge； Dynamic balance； RTX； Decoupling；