四点接触球轴承真空跑合装置控制系统设计和实现

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1、国内图书分类号：TP391.9学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文四点接触球轴承真空跑合装置控制系统设计与实现硕士研究生：张天顺导师：黄庆成副教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391.9U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFCONTROLSYSTEMOFFOUR-POINT

2、CONTACTBALL'SBEARINGSRUNNINGINVACUUMDEVICECandidate：ZhangTianshunSupervisor：Prof.HuangQingchengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ComputerScienceandTechnologySchoolofComputerScienceandAffiliation：TechnologyDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-

3、Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要四点接触球轴承跑合装置作为一个测试卫星零部件的设备，主要用于测试控制力矩陀螺用四点接触球轴承，在轴承装入整机前需要对其进行跑合。轴承内部的配合和摩擦力矩是轴承的重要技术指标，而轴承内部的配合和摩擦力矩受到多种因素的影响，而这些影响需要通过分析测试设备的跑合数据得出结论。本课题主要描述四点接触球轴承真空跑合装置控制系统的设计与实现。本文首先论述了四点接触球轴承跑合装置的总体结构设计，给出了各个部件的功能描述和性能指标，

4、并且选定了电子元器件的型号。在此基础上重点描述了四点接触球轴承跑合装置设计与实现中的两个关键问题：四点接触球轴承跑合装置的控制算法设计和上位机的软件设计。在控制算法的研究中，针对四点接触球轴承跑合装置控制系统的实时性和高精度的要求，考虑了常规PID控制算法，经过实验发现常规PID控制算法在此四点接触球轴承跑合装置中不能达到满意效果，而后本文采用了一种模糊控制算法。由于四点接触球轴承跑合装置对系统的控制精度、响应速度、系统稳定性和适应能力有很高的要求，而模糊控制算法综合了专家经验，不依赖于被控对象的精确数学模型，设计简单，抗干扰

5、能力强，响应速度快，并且对系统参数的变化有较强的健壮性，从而使系统更加稳定可靠。通过对两种控制算法的对比实验，结果表明模糊控制算法具有很好的控制效果。在作为人机接口的四点接触球轴承跑合装置控制系统的上位机控制软件的设计上，本文提出了基于有限状态机的C/S架构。这种架构能够提高数据的实时响应能力，使任务分离，模块化更好，具有良好的可扩展性，在数据处理过程中，采用了均值滤波的方式，此算法速度快、设计简单，并且减弱了信号的随机误差，适合在工控机中使用。关键词：四点接触球轴承跑合装置；常规PID控制；有限状态机；数据采集；数字滤波-I

6、-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractFour-pointcontactball'sbearingsrunninginvacuumdeviceasatestsatelliteequipmentparts,mainlyfortestcontrolmomentgyroscopeswithafour-pointcontactballbearings,itneedstoberunbeforeloadingintothemachine.Fitinsidethebearingandthebearingfrictiontorque

7、isanimportanttechnicalindicators,whilethebearings'cooperationandfrictiontorqueaffectedbymanyfactors,whichneedtoanalyzethedataformcontroldevicestodrawconclusions.ThisthesisfirstdiscussestheoverallstructureofFour-pointcontactball'sbearingsrunninginvacuumsystemdesign,g

8、ivesafunctionaldescriptionofthevariouscomponentsandperformanceindicators,andtheelectroniccomponentsofthemodelselected.Onthisbasis,focuseso