隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,實現(xiàn)對軸轉(zhuǎn)動角加速度的精準(zhǔn)測量在機(jī)械動力設(shè)備的研制中起著越來越重要的作用。由于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動過程是一個高速旋轉(zhuǎn)的過程,如何對轉(zhuǎn)軸的角加速度實現(xiàn)非接觸式的高精度測量,是角加速度測量過程中要解決的重要問題。根據(jù)動態(tài)扭矩校準(zhǔn)的要求,本文對頻率為10Hz的正弦變化的角加速度進(jìn)行測量,測量不確定度要求達(dá)到0.5rad/s~2。為了實現(xiàn)對轉(zhuǎn)軸角加速度的高精度測量,本文從角加速度的定義出發(fā),提出了軸系雙光柵和多路傳感器的角度測量和補(bǔ)償方案,通過測量角位移來求解角加速度,并對測量的角加速度進(jìn)行不確定度分析。在測角環(huán)節(jié),本文從測角誤差產(chǎn)生原理入手,分析了因軸徑向晃動和軸傾斜對測角造成誤差的原理,提出了基于雙讀數(shù)頭和多路傳感器的測量方案。根據(jù)提出的測量方案,設(shè)計了動態(tài)角度測量系統(tǒng),實現(xiàn)對光柵測得角位移和多路傳感器測得的軸偏補(bǔ)償量的同步采集,基于設(shè)計的STM32+FPGA雙核處理器板卡和CPLD光柵數(shù)據(jù)采集卡,實現(xiàn)系統(tǒng)的下位機(jī)采集過程。在上位機(jī),使用Visual Studio 2015軟件,用C#語言進(jìn)行控制界面設(shè)計。獲取實驗數(shù)據(jù)后,對測角數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉頻譜分析并建立數(shù)學(xué)模型。采用非線性最小... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 角加速度測量研究現(xiàn)狀
        1.2.2 角度測量研究現(xiàn)狀
        1.2.3 動態(tài)信號測量研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 角加速度測量原理
    2.1 引言
    2.2 角加速度測量方案設(shè)計
    2.3 雙讀數(shù)頭測角誤差補(bǔ)償原理
        2.3.1 圓光柵測角原理
        2.3.2 雙讀數(shù)頭補(bǔ)償光柵偏心誤差原理
    2.4 多路激光傳感器測角誤差補(bǔ)償原理
        2.4.1 軸傾斜產(chǎn)生測角誤差原理
        2.4.2 激光位移傳感器補(bǔ)償測角誤差原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 動態(tài)角度測量系統(tǒng)電路設(shè)計
    3.1 引言
    3.2 動態(tài)角度測量系統(tǒng)方案設(shè)計
    3.3 傳感器的選擇
        3.3.1 光柵傳感器的選擇
        3.3.2 激光位移傳感器的選擇
    3.4 動態(tài)角度測量系統(tǒng)的電路設(shè)計
        3.4.1 控制器電路設(shè)計
        3.4.2 CPLD光柵數(shù)據(jù)采集卡電路設(shè)計
        3.4.3 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換卡電路設(shè)計
    3.5 動態(tài)角度測量系統(tǒng)硬件平臺搭建
    3.6 本章小結(jié)
第4章 動態(tài)角度測量系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 軟件設(shè)計需求分析
    4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案
    4.4 光柵數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計
        4.4.1 CPLD采集光柵數(shù)據(jù)軟件設(shè)計
        4.4.2 FPGA讀取CPLD軟件設(shè)計
        4.4.3 STM32 讀取FPGA軟件設(shè)計
    4.5 激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計
        4.5.1 FPGA采集AD軟件設(shè)計
        4.5.2 STM32 讀取FPGA軟件設(shè)計
    4.6 同步信號發(fā)生模塊軟件設(shè)計
    4.7 上位機(jī)的界面顯示
        4.7.1 與數(shù)據(jù)采集模塊的通信
        4.7.2 與同步信號發(fā)生模塊的通信
        4.7.3 數(shù)據(jù)波形的實時顯示
        4.7.4 數(shù)據(jù)的保存與圖表繪制
    4.8 本章小結(jié)
第5章 角加速度的測量不確定度分析
    5.1 引言
    5.2 實驗數(shù)據(jù)采集
    5.3 角加速度函數(shù)表達(dá)式的求解
        5.3.1 角位移的傅立葉頻譜分析
        5.3.2 基于非線性最小二乘的曲線擬合
    5.4 角加速度的誤差不確定度分析
        5.4.1 基波的不確定度分析
        5.4.2 三次諧波的不確定度分析
        5.4.3 時間的不確定度分析
        5.4.4 角加速度不確定度計算
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于最小二乘法的線性與非線性擬合[J]. 莫小琴.  無線互聯(lián)科技. 2019(04)
[2]圓度誤差的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評定及測量不確定度研究[J]. 張珂,張瑋,閻衛(wèi)增,侯懷書.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2019(03)
[3]新型負(fù)階躍動態(tài)扭矩校準(zhǔn)裝置[J]. 馬相龍,許光,趙志強(qiáng),周民,蔣衛(wèi)杰.  船舶工程. 2018(04)
[4]一種旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器標(biāo)定方法的研究[J]. 趙浩,馮浩.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2016(04)
[5]基于FPGA脈沖計數(shù)的瞬時角加速度測量系統(tǒng)[J]. 周逸君,徐麗嬌,吉小軍.  中國機(jī)械工程. 2015(18)
[6]An iterative calibration method for nonlinear coefficients of marine triaxial accelerometers[J]. 楊杰,吳文啟,武元新,練軍想.  Journal of Central South University. 2013(11)
[7]一種基于非線性跟蹤-微分器的角加速度估計方法[J]. 邵雷,趙錦,趙宗寶,李炯.  飛行力學(xué). 2012(04)
[8]Angle measurement error and compensation for pitched rotation of circular grating[J]. 陳希軍,王振桓,王政邦,曾慶雙.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2011(03)
[9]Angle measurement error and compensation for decentration rotation of circular gratings[J]. 陳希軍,王振桓,曾慶雙.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2010(04)
[10]平穩(wěn)小波自適應(yīng)去噪用于曲軸瞬時角加速度測量[J]. 蔡艷平,李艾華,胡重慶,郭明芳.  振動.測試與診斷. 2010(03)

碩士論文
[1]動態(tài)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)的研制[D]. 郭吉星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]高精度圓光柵測角系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 周彬彬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)設(shè)備研究[D]. 劉學(xué)峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]慣性測試轉(zhuǎn)臺的圓光柵測角模塊和摩擦補(bǔ)償研究[D]. 吳敏.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[5]高精度伺服轉(zhuǎn)臺關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馬國慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[6]基于相位干涉儀測向算法的定位技術(shù)研究[D]. 梁雙港.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3654850