旋轉流變儀是用于測量聚合物流變特性的重要儀器,通過向樣品施加剪切應變（或應力）測量材料的應力（或應變）響應計算得到樣品的流變特性參數。流變測試包括穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和瞬態(tài)測試模式,相較于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)模式,動態(tài)測試模式可以表征最豐富的材料信息,但實現這一模式的測控難度也最大,一是要實現振蕩頻率和振幅變化范圍廣的正弦振蕩剪切作用,二是要從復雜的響應信號中準確提取轉角與轉矩信號的振幅和相位差等信息。本文以實現旋轉流變儀的高精度動態(tài)流變測試為目的,設計旋轉流變儀硬件平臺并開發(fā)相關的控制與測量技術,重點研究流變儀在動態(tài)測量模式下電機的控制及轉角、轉矩信號的測量分析技術。本課題對豐富旋轉流變儀相關設計理論,提高儀器測控水平、推進具有自主知識產權的旋轉流變儀商業(yè)化具有重要意義。本文從旋轉流變儀基本測量原理出發(fā),分析流變儀設計需求,對間隙調節(jié)模塊、內筒測量模塊和外筒運動模塊等關鍵機械結構進行設計,對測控系統(tǒng)的控制器、電機、圓光柵編碼器和轉矩傳感器等關鍵元器件進行選型,搭建用于流變測試研究的硬件平臺。為了實現流變儀外筒精確的正弦振蕩運動,對電機、渦輪蝸桿減速機及外筒構成的運動系統(tǒng)進行了建模和分析。針對減速機存在的... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：92 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 旋轉流變儀機構與原理
        1.2.1 旋轉流變儀基本結構
        1.2.2 基本變量的轉化關系
        1.2.3 動態(tài)流變測試原理
    1.3 國內外研究進展
        1.3.1 流變儀結構形式發(fā)展
        1.3.2 旋轉流變儀研究進展
        1.3.3 流變儀控制技術研究進展
        1.3.4 流變儀測量技術研究進展
    1.4 研究目的與內容
第二章 旋轉流變儀硬件設計
    2.1 流變測量需求分析
    2.2 機械結構分析與設計
        2.2.1 機械設計整體方案
        2.2.2 間隙調節(jié)模塊
        2.2.3 內筒測量模塊
        2.2.4 外筒運動模塊
    2.3 測控系統(tǒng)分析與設計
        2.3.1 測控系統(tǒng)整體方案
        2.3.2 運動控制器
        2.3.3 光柵編碼器
        2.3.4 轉矩傳感器
        2.3.5 信號轉換模塊
    2.4 本章小結
第三章 運動控制策略設計與仿真
    3.1 控制系統(tǒng)模型與間隙特性
        3.1.1 位置閉環(huán)控制模型
        3.1.2 間隙的非線性特性
    3.2 PID控制原理與仿真分析
        3.2.1 PID控制原理介紹
        3.2.2 PID整定方法選擇
        3.2.3 PID參數選擇分析
        3.2.4 含間隙閉環(huán)系統(tǒng)仿真
    3.3 PID參數對正弦跟蹤的影響
        3.3.1 PID組合形式
        3.3.2 比例系數
        3.3.3 積分系數
        3.3.4 微分系數
    3.4 基于正弦參數的模糊PID控制
        3.4.1 模糊控制原理
        3.4.2 模糊PID控制器設計
        3.4.3 系統(tǒng)仿真結果
    3.5 本章小結
第四章 流變測試數據處理與分析
    4.1 動態(tài)測試數據的特點
    4.2 數據處理方法的理論
        4.2.1 離散傅里葉譜分析法
        4.2.2 數字函數相關法
        4.2.3 非線性最小二乘法
    4.3 影響因素下的測量誤差分析
        4.3.1 白噪聲的影響
        4.3.2 頻率誤差的影響
        4.3.3 高次諧波的影響
        4.3.4 影響因素總結
    4.4 NLS和 DFT結合分析法
        4.4.1 基本思路
        4.4.2 仿真結果
    4.5 數據處理最終方案
    4.6 本章小結
第五章 旋轉流變儀軟件開發(fā)
    5.1 軟件功能與程序框架
        5.1.1 軟件功能分析
        5.1.2 系統(tǒng)軟件框架
    5.2 上位機程序設計
        5.2.1 用戶界面
        5.2.2 數據采集模塊
        5.2.3 控制指令模塊
        5.2.4 數據處理模塊
    5.3 下位機程序設計
        5.3.1 RT程序
        5.3.2 FPGA程序
    5.4 本章小結
第六章 測試性能實驗驗證
    6.1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能調試
    6.2 動態(tài)測試實驗方案
    6.3 實驗結果
        6.3.1 儀器空載動態(tài)運動性能
        6.3.2 儀器動態(tài)流變測量性能
    6.4 本章小結
總結與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于相關原理的相位差測量改進算法及應用[J]. 沈廷鰲,涂亞慶,李明,張海濤.  振動與沖擊. 2014(21)
[4]旋轉流變儀及其技術在聚乙烯中的表征應用研究[J]. 王碧瓊,陳仕兵,張飄凌.  廣東化工. 2013(05)
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碩士論文
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[10]基于運動控制卡的全閉環(huán)控制系統(tǒng)研究[D]. 孔慧勇.四川大學 2003



本文編號：3443144