本文選題：伺服機構(gòu) + 諧振頻率�。� 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：諧振頻率測試是伺服系統(tǒng)動態(tài)特性測試的重要內(nèi)容。本文選題來源于國防預(yù)研項目,以導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)為測試對象,它具有體積小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、被測特性參數(shù)數(shù)量級較小等特點,用非電測的方法進行測量,其精度低,實施性差。本文應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的自動化測試系統(tǒng),充分發(fā)揮了計算機在數(shù)值計算和圖形處理等方面的強大功能,在一臺微機上就可以完成整套測試流程,提高了開發(fā)效率和測試效率,簡化了工程測試操作,增強了系統(tǒng)的靈活性,同時降低了測試成本。實驗證明,本文設(shè)計的諧振頻率測試系統(tǒng)操作簡單、界面友好,可以指導(dǎo)加工裝配和故障診斷,具有一定的實際使用價值。本文主要工作及創(chuàng)造性成果如下:1.以電機-負載系統(tǒng)為模型,對其進行動態(tài)特性分析。介紹了伺服系統(tǒng)的組成及工作原理,建立了伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出系統(tǒng)的傳遞函數(shù),并對其進行動態(tài)特性分析,從而得出影響諧振頻率的兩個關(guān)鍵要素:系統(tǒng)的剛度和轉(zhuǎn)動慣量。2.對諧振頻率的測試原理和測試方法進行了研究。從計算法和實驗法兩方面入手,詳細介紹了諧振頻率測試的原理和方法。計算法提出,在已知電機和負載轉(zhuǎn)動慣量的情況下,通過繪制系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)-變形圖得到系統(tǒng)的剛度,再由公式?=K/J求出諧振頻率。實驗法介紹了穩(wěn)態(tài)激振法和瞬態(tài)激振法:穩(wěn)態(tài)激振法通過系統(tǒng)的頻率特性曲線,得到諧振頻率;瞬態(tài)激振法讓電機突然啟動到制動的過程中,會發(fā)生衰減振蕩,根據(jù)振蕩周期可以反推出諧振頻率。3.針對導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)的特點,設(shè)計了諧振頻率測試系統(tǒng)的總體方案,進行了硬件選型,設(shè)計了RDC解碼電路。4.論述了軟件的設(shè)計方案和功能需求,以LabVIEW為開發(fā)工具,通過編程實現(xiàn)了串口通信、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存、打印報表等功能于一體的上位機軟件,利用多軸運動卡編程語言開發(fā)了信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集的下位機軟件,并對軟件界面分模塊進行了介紹。5.由于采集到的信號中含有噪聲干擾,著重分析了小波降噪原理及在Lab VIEW中如何實現(xiàn)。同時,對數(shù)據(jù)處理算法進行了介紹。6.在測試系統(tǒng)搭建好之后,進行軟硬件調(diào)試,對采集到的信號進行數(shù)據(jù)處理,通過快速傅里葉變換和功率譜算法得到系統(tǒng)的頻率特性曲線,由頻率特性曲線得到導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)的諧振頻率。測試結(jié)果表明,研制的自動化測試系統(tǒng)可以準確的測量導(dǎo)引頭伺服機構(gòu)的諧振頻率,同時也論證了測試方案的可行性、測試方法及數(shù)據(jù)處理方法的正確性和可靠性。
[Abstract]:Resonant frequency measurement is an important part of servo system dynamic characteristic test.This thesis comes from the national defense pre-research project, takes the seeker servo mechanism as the test object, it has the characteristics of small volume, complex structure and small order of magnitude of the parameters to be measured. The method of non-electric measurement is used to measure, its precision is low, and the performance is poor.The automatic test system based on virtual instrument technology has brought into full play the powerful functions of computer in numerical calculation and graph processing, and the whole test flow can be completed on one microcomputer.The development efficiency and test efficiency are improved, the engineering test operation is simplified, the flexibility of the system is enhanced, and the test cost is reduced.Experimental results show that the resonant frequency testing system designed in this paper is simple in operation, friendly in interface, and can guide machining assembly and fault diagnosis, and has certain practical application value.The main work and creative achievements of this paper are as follows: 1.The dynamic characteristics of the motor-load system are analyzed.This paper introduces the composition and working principle of the servo system, establishes the mathematical model of the servo system, deduces the transfer function of the system, and analyzes the dynamic characteristics of the servo system.Thus, two key factors affecting the resonant frequency are obtained: stiffness and moment of inertia of the system.The measuring principle and method of resonant frequency are studied.The principle and method of resonant frequency measurement are introduced in detail from two aspects of calculation method and experimental method.In the case of known moment of inertia of the motor and load, the stiffness of the system is obtained by drawing the torsional deformation diagram of the system, and the resonant frequency is calculated by the formula K / J.The experimental method introduces the steady-state excitation method and the transient excitation method: the steady-state excitation method obtains the resonant frequency through the frequency characteristic curve of the system, the transient excitation method makes the motor suddenly start up to the braking process, and the attenuation oscillation occurs.The resonant frequency. 3.According to the characteristics of servo mechanism of seeker, the overall scheme of resonant frequency testing system is designed, the hardware selection is carried out, and the RDC decoding circuit .4.This paper discusses the design scheme and function requirement of the software. With LabVIEW as the development tool, the upper computer software with the functions of serial communication, data processing, data saving, report printing and so on is realized by programming.The lower computer software for signal generation and data acquisition is developed by using multi-axis motion card programming language, and the interface module of the software is introduced.The principle of wavelet noise reduction and how to realize it in Lab VIEW are analyzed because of the noise interference in the collected signal.At the same time, the data processing algorithm is introduced. 6.After the test system is set up, the software and hardware are debugged, the collected signals are processed, and the frequency characteristic curves of the system are obtained by fast Fourier transform and power spectrum algorithm.The resonant frequency of the seeker servo mechanism is obtained from the frequency characteristic curve.The test results show that the developed automatic test system can accurately measure the resonant frequency of the seeker servo mechanism. At the same time, the feasibility of the test scheme, the correctness and reliability of the test method and the data processing method are also demonstrated.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM935.1

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本文編號：1758059