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基于LABVIEW的WE-10材料试验机测控系统的设计和研究

作　者: 陈超
导　师: 唐善华
学　校: 武汉工业学院
专　业: 机械设计及理论
关键词: 压力试验机 LABVIEW 电液比例控制 模糊—PID 信号采集
分类号: TH87
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 170次
引　用: 2次
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内容摘要


万能材料试验机是测定材料力学性能的主要设备,能兼作拉伸、压缩等多种实验,故称万能试验机。试验机性能的好坏直接影响被检测的产品测试数据的可靠性。在我国,各种老式液压式试验机大量存在,并且被继续使用。在这些老式液压式试验机中,大多采用纯液压控制系统,用手动阀调压加载、摆锤测力、刻度盘显示读数。目前国内普遍采用的传统型液压式试验机由于其本身性能上的缺陷,已不能满足现行国家标准对材料检测的要求。为了保证强度结果的准确性、可靠性和可比性,我国在材料力学性能试验方法中规定了材料试验机的精度和施压时的恒加荷速度等,此后我国的自动材料试验机的开发和生产出现了高潮。我国市场上现在出现了一系列的自动液压式试验机系统,为国家的材料行业及其检测作出了很大的贡献。但在实际操作中也发现一些问题,如对“自动”的界定,有的厂家在手动压力机上加上数据自动采集系统就称为“自动压力机”,还有的采用微机也就称为“自动压力机”等。并且此类产品存在价格昂贵、灵活性差、难以满足特定的实验需要。其中最重要一点是在恒载荷精度方面还有待改善。如何实现这些要求,是许多材料试验机面临的一个急需解决的问题。为此本文提出了以液压实验室传统的手动液压式材料试验机为改造对象,用虚拟仪器技术实现液压式万能材料试验机测控系统的方案,增加了PC机、传感器、比例溢流阀等元件,将原来纯手动的液压式试验机改造成为机、电、液一体的自动测控系统。在这个计算机和网络时代,利用计算机和网络技术对传统的产业进行改造,已是大势所趋,而虚拟仪器系统正是计算机和网络技术与传统的仪器技术进行融合的产物。改造后的液压材料试验机具有自动采集数据,自动处理和保存数据,以及自动报警和历史数据重现等功能,大大地提高了材料试验机的工作效率、精度和自动化水平。本文从系统的组成、软硬件的实现等方面详细讨论如何利用开发工具LABVIEW来构造和实现这一系统,重点研究了系统改造过程中的仿真验证和软件系统的实现,同时也为液压实验教学发展提供了一定的参考。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 绪论  9-11
  1.1 课题概论  9
  1.2 虚拟仪器研究现状  9-10
  1.3 课题意义  10
  1.4 本课题研究的具体内容  10-11
第2章 液压系统改造设计及建模  11-24
  2.1 材料试验机主机  11-14
  2.2 电液比例溢流阀及液压缸  14-23
    2.2.1 比例控制放大器  15
    2.2.2 电—机械转换器  15-17
    2.2.3 溢流阀的传递函数  17-18
    2.2.4 柱塞缸的流量连续方程  18-20
    2.2.5 柱塞缸的力负载平衡方程  20
    2.2.6 阀控液压缸的传递函数  20-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章 信号采集及输出硬件  24-29
  3.1 传感器的功能及其选用  24-26
    3.1.1 位移传感器  24-26
    3.1.2 压力传感器  26
  3.2 传感器的标定  26-27
  3.3 采集卡—NI/PCI6010  27-28
  3.4 PC机  28
  3.5 本章小结  28-29
第4章 测控系统设计与分析  29-51
  4.1 系统方框图  29-30
  4.2 Matlab/Simulink仿真及性能分析  30-32
  4.3 系统校正  32-34
    4.3.1 校正的概念  32-33
    4.3.2 校正的方式  33-34
  4.4 模糊参数自整定PID控制器  34-50
    4.4.1 PID控制  34-38
    4.4.2 模糊控制  38-43
    4.4.3 模糊参数自整定PID控制  43-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章 软件设计  51-72
  5.1 虚拟仪器LABVIEW介绍  51-52
  5.2 软件系统设计要求及流程  52-53
  5.3 软件整体结构  53-54
  5.4 采集部分  54-58
    5.4.1 位移采集设置  55-56
    5.4.2 压力采集设置  56-57
    5.4.3 数字滤波  57-58
  5.5 控制部分  58-63
    5.5.1 开环控制  59
    5.5.2 闭环控制  59-63
  5.6 自动报警  63-64
  5.7 保存文件  64-65
  5.8 历史数据回放  65-66
  5.9 报表  66-67
  5.10 标定功能  67-68
  5.11 系统帮助  68
  5.12 远程控制  68-70
  5.13 安装文件制作  70-71
  5.14 本章小结  71-72
第6章 结论与展望  72-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
攻读硕士期间发表的论文  77

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 材料试验机与试验仪器
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