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基于DSP的电子试验机测控系统的研究

作　者: 安风梅
导　师: 付虹
学　校: 长春工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电子试验机直流伺服控制器模糊PID控制算法
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

电子试验机是检测材料机械性能的重要机械试验设备,电子试验机有非常广泛的应用范围,它可以对需要进行检测的材料做拉伸、压缩、扭转以及强度和硬度等各项试验。伴随着现代科学检测技术的迅猛发展,原有的电子试验机测控系统越来越不能满足广大用户对材料机械性能测量的需求,这样就非常迫切地需要研制出新一代的电子试验机测控系统,它势在必行地应该朝着智能化、数字化及集成化方面迈进。基于这样的现状,需要我们学习和总结国内外相似产品的先进技术,开发研制出能够满足当前材料检测指标要求的一种新型的操作简单方便、应用范围广、测试性能可靠的电子试验机测控系统,这也成为众多试验机研究所和大型生产厂家所追求的目标。本论文针对这一任务,主要完成以下几个方面的设计工作：详细概述电子试验机的系统结构和工作原理,并介绍电子试验机测控系统的总体结构以及测控系统的设计方案。进行了电子试验机测量控制系统的硬件设计,重点介绍基于TMS320F2407A定点DSP芯片的系统主控制器设计,给出位移传感器、负荷传感器和变形传感器的芯片选型与电路设计,具体阐述基于IPM功率电路的数字化直流伺服驱动系统的设计。介绍常规PID和模糊控制的基本原理,在此基础上分析模糊自整定PID控制算法的控制策略,并设计基于此模糊控制算法的控制器。该电子试验机系统的动力来源于直流伺服电机,在确立测控系统的方案及硬件设计后,以直流伺服电机做为被控制的对象,采用了转速电流双闭环调速系统的方案,建立了该系统的数学模型,并对此策略进行Matlab仿真实验及实验结果分析。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-10
  1.1 引言  6-7
  1.2 电子试验机及其测控技术的国内外发展现状  7-8
  1.3 课题背景和研究意义  8
  1.4 本课题的研究内容  8-9
  1.5 本章小结  9-10
第二章电子试验机测控系统总体方案设计  10-14
  2.1 引言  10
  2.2 电子试验机系统概述  10-11
    2.2.1 电子试验机系统结构和工作原理  10-11
    2.2.2 电子试验机测控系统简介  11
  2.3 电子试验机测控系统的方案设计以及系统的总体结构  11-12
  2.4 主要技术指标和功能介绍  12-13
  2.5 本章小结  13-14
第三章基于DSP的电子试验机测控系统的硬件设计  14-30
  3.1 引言  14
  3.2 TMS320LF240X定点DSP芯片概述  14-15
    3.2.1 TMS320LF240X定点DSP芯片的应用领域  14
    3.2.2 基于TMS320LF240X的测控单元的硬件结构  14-15
  3.3 基于TMS320LF2407A定点DSP芯片的系统主控制器设计  15-21
    3.3.1 TMS320LF2407A定点DSP芯片简介  15-17
    3.3.2 基于TMS320LF2407A的主控制器硬件体系结构  17
    3.3.3 存储器  17-18
    3.3.4 外围通用接口模块  18-20
    3.3.5 人机交互接口模块  20-21
    3.3.6 晶振电路  21
  3.4 系统测量单元的硬件选型与电路设计  21-24
    3.4.1 传感器的选型  22-23
    3.4.2 信号调理电路  23-24
    3.4.3 模数转换电路  24
  3.5 系统直流伺服驱动原理及DSP控制  24-28
  3.6 速度信号的检测和处理  28-29
  3.7 电流检测  29
  3.8 直流电机的控制  29
  3.9 本章小结  29-30
第四章基于DSP的测控系统的控制策略研究  30-43
  4.1 引言  30
  4.2 系统控制对象分析  30-31
  4.3 直流电机伺服系统的数学模型  31-33
  4.4 PID控制基本原理  33-35
  4.5 模糊控制的基本原理  35-37
  4.6 模糊自整定PID控制器的设计  37-42
    4.6.1 模糊控制器的语言变量  37
    4.6.2 定义模糊子集  37-38
    4.6.3 PID参数的校正模型  38-40
    4.6.4 模糊控制规则的建立  40-42
    4.6.5 模糊PID控制算法  42
  4.7 本章小结  42-43
第五章直流调速系统的仿真研究  43-51
  5.1 MATLAB/SIMULINK简介  43
  5.2 转速电流双闭环PWM调速系统数学模型的建立  43-44
  5.3 模糊PID控制器仿真模型的建立  44-45
  5.4 双闭环控制策略仿真研究  45-50
    5.4.1 电流环控制策略的仿真研究  46-48
    5.4.2 转速环控制策略的仿真研究  48-50
  5.5 本章小结  50-51
第六章总结与展望  51-52
  6.1 总结  51
  6.2 展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
作者简介  56
攻读硕士学位期间发表的论文  56-57

基于DSP的电子试验机测控系统的研究

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