本文關(guān)鍵詞：火箭發(fā)動機(jī)推力原位校準(zhǔn)控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：火箭發(fā)動機(jī)推力測量前,需要進(jìn)行測量系統(tǒng)的標(biāo)定,它影響了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,也關(guān)系到測量過程的可靠性。所謂原位校準(zhǔn)是指模擬實際工況,現(xiàn)場完成測量系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定和校核,這種方法廣泛應(yīng)用于火箭發(fā)動機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)部門。本文主要闡述了火箭發(fā)動機(jī)推力原位標(biāo)定裝置的加載控制技術(shù)。首先,對該領(lǐng)域的國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀進(jìn)行研究和分析,掌握了該領(lǐng)域目前發(fā)展的最新趨勢和方向;其次,對火箭發(fā)動機(jī)推力原位校準(zhǔn)裝置進(jìn)行設(shè)計,對其工作原理和加載過程進(jìn)行了理論分析,同時對各個部分進(jìn)行闡述;再次,根據(jù)經(jīng)典控制理論,建立控制模型,實施控制方案,設(shè)計控制系統(tǒng)硬件,主要包括各個部分的電氣控制線路的連接;通過編寫控制程序,完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計;完成以上部分工作后,通過相關(guān)實驗規(guī)程進(jìn)行實驗。將伺服控制技術(shù)和壓電陶瓷微位移技術(shù)用于火箭發(fā)動機(jī)的推力原位校準(zhǔn)中,可以大大提高設(shè)備的性能,提高實驗的效率,消除手動作業(yè)的強度和弊端。首先,根據(jù)西安航天自動化股份有限公司提出的控制裝置要求,對裝置的總體方案進(jìn)行實施,同時設(shè)計其機(jī)械結(jié)構(gòu)。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括驅(qū)動部分、帶傳動部分、滾珠絲杠部分和動橫梁等。通過對上述部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計,從而為下文的控制部分的設(shè)計奠定基礎(chǔ);其次,借助經(jīng)典控制理論,將最新的控制技術(shù)引入本文的控制系統(tǒng)的設(shè)計中來,提出適合本文火箭發(fā)動機(jī)推力原位校準(zhǔn)模型。從伺服控制系統(tǒng)原理出發(fā),對控制系統(tǒng)單元進(jìn)行論證,建立伺服控制模型;再次,根據(jù)上述控制方案的解決,從硬件著手,制定出切實有效的控制系統(tǒng)方案。主要從伺服控制單元、微機(jī)控制單元、手動控制單元等幾個部分進(jìn)行分析,建立各個單元的電氣控制線路,最后完成整個控制電氣圖的設(shè)計工作;然后,軟件設(shè)計。軟件的設(shè)計安照模塊化的設(shè)計原則進(jìn)行。通過模塊化設(shè)計思想,使簡化了程序設(shè)計的過程,降低了程序的復(fù)雜性,為系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)提供便利。主要包括手動控制、自動加載模塊、伺服驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等;最后,闡述軟件的使用過程;根據(jù)相關(guān)的實驗規(guī)程,通過實驗對標(biāo)準(zhǔn)測力儀的不確定進(jìn)行評定;通過實驗,完成控制裝置的負(fù)荷特性和蠕變實驗,得到控制裝置的總體性能指標(biāo)。通過實驗,最終表明火箭發(fā)動機(jī)推力原位加載裝置的性能達(dá)到了設(shè)計的要求,這也證明了本文中精加載采用壓電陶瓷微位移技術(shù)的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：火箭發(fā)動機(jī)推力 原位標(biāo)定 控制模型 壓電陶瓷 負(fù)荷特性實驗 蠕變實驗
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V433
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 課題研究背景14
• 1.2 推力測試系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與方向14-17
• 1.2.1 推力測試系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 推力測試系統(tǒng)發(fā)展方向16-17
• 1.3 課題的內(nèi)容和任務(wù)17-19
• 1.3.1 課題來源17-18
• 1.3.2 技術(shù)要求18
• 1.3.3 主要研究內(nèi)容18-19
• 1.4 課題的創(chuàng)新點19-20
• 第2章 控制系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)和原理20-34
• 2.1 原位校準(zhǔn)控制系統(tǒng)簡介20-21
• 2.2 基本參數(shù)21-22
• 2.2.1 基本功能及性能指標(biāo)21-22
• 2.2.2 可承擔(dān)的實驗項目22
• 2.3 控制系統(tǒng)裝置工作原理和理論分析22-30
• 2.3.1 控制系統(tǒng)裝置工作原理22-24
• 2.3.2 原位校準(zhǔn)的加載過程分析24-27
• 2.3.3 主體結(jié)構(gòu)27
• 2.3.4 壓電陶瓷力發(fā)生裝置27-29
• 2.3.5 微機(jī)控制系統(tǒng)29
• 2.3.6 工作儀表29-30
• 2.3.7 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)30
• 2.4 加載過程分析30-33
• 2.4.1 動橫梁的水平誤差分析30-32
• 2.4.2 動橫梁靜力學(xué)分析32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 控制理論及其模型的建立34-40
• 3.1 伺服控制系統(tǒng)34-38
• 3.1.1 控制理論34-36
• 3.1.2 控制原理圖36-37
• 3.1.3 伺服控制模型的建立37-38
• 3.2 控制方案的實施38-39
• 3.2.1 控制方案選擇38
• 3.2.2 控制方案的設(shè)計38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第4章 控制系統(tǒng)及其硬件實施40-50
• 4.1 電氣控制原理圖40-41
• 4.2 伺服控制單元41-44
• 4.2.1 電機(jī)的選型41-42
• 4.2.2 電氣線路的布局42-44
• 4.3 微機(jī)控制單元44-47
• 4.3.1 伺服驅(qū)動方式44-46
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集單元46-47
• 4.4 手動控制單元47-48
• 4.5 整機(jī)控制電路48-49
• 4.6 本章小節(jié)49-50
• 第5章 軟件系統(tǒng)設(shè)計50-72
• 5.1 虛擬主控實驗界面51
• 5.2 手動調(diào)機(jī)面板51-54
• 5.2.1 動橫梁的手動調(diào)節(jié)53
• 5.2.2 工位的手動調(diào)節(jié)53-54
• 5.2.3 壓電陶瓷手動調(diào)節(jié)54
• 5.3 自動加載模塊54-60
• 5.3.1 傳感器的檢定過程55
• 5.3.2 粗加載部分55-57
• 5.3.3 精加載部分57-60
• 5.4 伺服驅(qū)動模塊60-62
• 5.4.1 庫函數(shù)的應(yīng)用60-61
• 5.4.2 伺服控制參數(shù)的設(shè)置61-62
• 5.5 數(shù)據(jù)采集模塊62-64
• 5.6 實驗過程模塊64-67
• 5.6.1 非線性實驗?zāi)K64-65
• 5.6.2 蠕變實驗?zāi)K65-67
• 5.7 數(shù)據(jù)處理模塊67-71
• 5.7.1 直線的確定68
• 5.7.2 負(fù)荷特性實驗算法68-69
• 5.7.3 蠕變特性實驗算法69-71
• 5.8 本章小結(jié)71-72
• 第6章 實驗論證72-86
• 6.1 軟件使用指南72-78
• 6.1.1 微機(jī)控制系統(tǒng)使用72
• 6.1.2 軟件使用72-76
• 6.1.3 控制參數(shù)的設(shè)置76-78
• 6.2 標(biāo)準(zhǔn)測力儀的不確定度78-81
• 6.2.1 不確定評定理論79
• 6.2.2 不確定度的評定79-81
• 6.3 蠕變和負(fù)荷特實驗81-84
• 6.3.1 蠕變實驗81-82
• 6.3.2 負(fù)荷特性實驗82-83
• 6.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析83-84
• 6.4 本章小結(jié)84-86
• 第7章 結(jié)論與展望86-88
• 7.1 結(jié)論86-87
• 7.2 展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92

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