拉力试验机控制系统设计与实现

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1、分类号学号M201272219学校代码10487密级硕士学位论文拉力试验机控制系统设计与实现学位申请人：刘岩石学科专业：控制理论与控制工程指导教师：周纯杰教授答辩日期：2015年5月26日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftherequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheDesignandImplementationofTensileTestingMachineControlSystemCandidate:LiuYanshiMajor:ControlT

2、heoryandControlEngineeringSupervisor:Prof.ZhouChunjieHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:日期：年

3、5■月2i日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□,在______年解密后适用本授权书。柿文属于不保密j(请在以上方框内打“十’）学位论文作者签名：日期：4年5■月％日华中科技大学硕士学位论文摘要拉力试验机是一种对材料进行力学特性测试的设备，其可以测试材料抗拉强度、疲劳特性等指标，作为

4、一种工业基础设备，它在工业生产、教育科研等领域有着十分广泛的应用。随着科学技术的发展，试验机行业也取得了长足的进步，试验方式贫乏、操作复杂的旧式试验机正逐渐被试验方式丰富、控制精度高、用户体验好的计算机控制式拉力试验机所取代。本文即实现了一种由计算机控制的拉力试验机控制系统。根据拉力试验机现场调研，介绍了试验机系统结构，总结了其控制系统需求，提出了基于计算机和下位机控制器的控制系统设计方案，并分析了该方案的可行性和优势所在。对于计算机端控制软件，本文详细分析了其功能要求，即需要完成人机交互、材料试验控制、材料试验总结的功能。此外，本文设计了该软

5、件的界面、基于多线程的软件框架以及以分段控制和改进型PID控制相结合的闭环材料试验控制算法。对于下位机控制器，根据需求规划了其功能模块，并给出了这些模块的技术指标。同时，本文提出了在嵌入式PLC平台上实现下位机控制器的方案，并针对该下位机控制器的特殊需求，设计了底层硬件模块、开发了各模块驱动程序和下位机控制器应用程序。对本方案下试验机控制系统的计算机软件和下位机控制器分别进行测试，并对测试数据进行分析总结，证明了本方案下的拉力试验机控制系统能够很好的满足工业现场的需要。最后，对全文工作内容进行总结，并提出试验机行业新的发展趋势。关键词：拉力试验

6、机；嵌入式可编程逻辑控制器；材料试验；比例积分微分环节I华中科技大学硕士学位论文AbstractTensiletestingmachineisakindofequipmenttestingmechanicalproperties,whichcanbeusedtotestmaterialtensilestrength,fatiguecharacteristicsandsoon.Ithasbeenwidelyusedinfieldsofindustryandeducationscientificresearch.Withthedevelopment

7、ofscienceandtechnology,thisfieldhasmadegreatprogress.Theoldtestingmachineswithpoortestmethodsandcomplexoperationsarebeingreplacedbymachineswithpowerfulfunctions,highcontrolaccuracyandgooduserexperience.Thisthesisimplementsthetensiletestingmachinecontrolsystembasedoncomputerc

8、ontrol.Accordingtothetensiletestingmachineinvestigation，thesystemstructurei