20070403256_战大帅_高速回转体运动参数测试系统的设计.docVIP

毕业设计 题 目 的设计 学 院 专 业 班 级 学 生 学 号 指导教师 二〇一一 年 月 日;动态特性参数测量，包括每个模态频率，模态阻尼，系统频率响应或脉冲响应等;载荷识别或脉冲负载描述振动或随机载荷，路面谱，波谱，地震谱。大量的振动测量的原始数据必须各种加工，可作为工程设计计算的基础。原记录是一个时间过程，通过直观的分析数据的物理测试可分为暂时性，定期，随机，然后在时域，频域和幅度域和统计分析，相关分析和频谱分析等，这的特点是各类信息的响应特性。 振动测量的在教学方面应用包括实验测量和动态特性测量。了解通过测量的动态特性，如自然频率，振型，阻尼和动态刚度参数，振动测量和振动机械工程和工程部门结构测试，机械结构具有广泛的应用。通过本课程，学生对振动和振动控制装置的的测试一个过程熟悉，进一步深化教学内容和学生对理论知识的理解和提高培训能力，开发创新意义的整体素质。 1.3本设计研究内容 该设计研究属于机电一体化系统设计的内容，应用到课程包括：测试技术、机电一体化系统设计、机械设计、机械原理、机械零件、机电传动、机械制图、理论力学、材料力学、机械制造及基础、互换性与技术测量、数控技术、计算机辅助电路设计、计算机辅助绘图等。 根据所学专业知识，完成高速回转体转子运动参数自动检测系统的整体设计，包括机械传动系统、电机驱动系统、传感器安装和固定系统、自动控制系统等几个部分。 该系统的指标如下： （1）系统采用步进电机驱动，电机的转速可调，从1000转/分到2000转/分； （2）电机的驱动采用单片机控制； （3）系统采用光纤传感器的非接触测量方式，在计算机的控制下实现自动测量； （4）采用光电传感器进行同步信号测量。 1.3.1步进电机的选用 步进电机是一种数字脉冲输入实现增量运动的旋转或线性电磁制动器。输入一个脉动对各步的步进电机轴角增量。电机回到初始状态,总的脉冲数输入相应的速度成正比并依赖于输入脉冲的频率。 步进电机是一种机电的关键部件,通常是用作定位控制和恒速控制。步进电动机和低惯性、高定位精度,无累积误差、控制和简单。广泛应用于机电一体化产品,如:CNC机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等等。 第一，选择步进电机步距角,以确保输出功率大于负载功率的要求。在选择了步进电机的功率,首先计算机械系统负载转矩、电机低频起动矩频特性能满足机械负荷,并有一定的优势,从而保证其可靠运行。在实际工作过程中,各种频率矩负载转矩必须存在于频率响应曲线。最大静态扭矩Mjmax一般大型电动机、负载转矩。 步进电机、步距角的选择应与机械系统相关,所以你可以得到所需的脉冲当量的机器。在机械传动过程中为了使它更小的脉冲当量,一个人可以改变导螺杆,其次是的细分驱动步进电机可以通过到完成的全过程。但是故障能改变的只有其决议,而不改变其准确性。电机的准确性是由电机的固有特性决定的。 选择功率步进电机、荷载应估计机械负荷惯性和启动这台机器所需的频率,因此,惯性和频率特性对步进电机的匹配程度有一定的差距,以确保最高速加工机床的精度。 1.3.2单片机控制电机驱动 单片机只输出信号，经过隔离电路 再经过功率开关电路 驱动电机。控制普通的三项异步电机可以单片机输出信号经三极管后驱动一个小功率继电器，由继电器来驱动交流接触器，进而控制电机。也可以单片机信号经三极管放大后直接驱动功率继电器。至于驱动伺服，单片机端口的信号经过光耦隔离后可以直接驱动，伺服驱动器本身需要的驱动信号都是弱电信号。 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。 图1 8051单片机控制原理图 步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下： (1)控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C－D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。 (2)控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。 (