机械性能测试分析下位机系统的设计研究

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1、机械性能测试分析下位机系统的设计研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：易龙全指导教师：宋立权教授专业：机械电子工程学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一六年五月TheLowerMachineControlSystemofMechanicalPropertiesTestingDesignandResearchAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByYiLongquanSupe

2、rvisedbyProf.SongLiquanSpecialty:Mechanical&ElectronicEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2016中文摘要摘要随着计算机、嵌入式系统、传感器等技术的快速发展，开发基于以上技术的测试分析系统，来获取在生产、研发、检修中的测试对象的数据，进而分析测试对象的相关性能，已经成为包括机械在内的各领域的普遍做法。下位机控制系统是机械测试分析系统中间环节，决定了整个测试系统性能的优劣及以测试

3、分析结果的可靠性。目前国内外测试分析技术有了较快发展，标准化程度和通用性有了较大提高，然而针对具体应用，其通用性和实用性仍然不足。本次设计的机械性能测试控制系统，其应用主要侧重于实验教学的、典型机械性能的测试。根据测试系统的一般要求，下位机系统主要涉及数字、模拟信号的采集，嵌入式系统，PC机和下位机的通信三个模块，本次设计下位机测试系统还集成了变频调速模块。设计完成了以上模块硬件电路的设计，下位机系统编程，实验测试等多方面的工作。本次设计使用功能强大的STM32嵌入式芯片，外接使用测试各类参数的传感器，分别完成对典型机械传动部件的角位移、加速度、直线位移，

4、切屑阻力等多种参数的数据采集，数据经过硬软件滤波和格式的初步处理后，将测试数据以串口通信方式传送给PC上位机，从而为测试分析提供不同使用要求的数据组合测试。设计集成变频控制技术模块，为测试对象提供不同测试要求的输入功率或电机转速，从而得到不同工况下的测试数据，提高了测试分析系统在机械性能测试中的实用性，实现了从功率输入到响应数据输出的完整的过程。变频调速模块使用脉宽同步调制理论进行调速控制，比较计算了规则采样法和面积法的脉宽控制函数表达式，通过改变基波函数常数项，得到了脉宽控制的常量数组，简化了控制算法，使用MATLAB进行仿真计算，验证了结果的正确性。设

5、计使用PROTEL进行电气原理的设计和电路图的绘制，实现了串口通信、三相频变控制器、嵌入式系统和传感器接口电路的集成设计。通过多次优化和重复设计，完成了PCB电路板绘制，和实物制作。使用KeiluVision完成嵌入式芯片的编程，进行了程序的编译和仿真。运用C++Builder制作了简易测试软件进行系统的调试。本次设计的应用对象是重庆大学机械基础实验国家教学示范中心的牛头刨床实验台。该测试系统经过简单改造、也可以移植到其他机械的性能测试中。本系统已经使用一届，目前运行稳定，达到了预期的效果。关键词：测试分析，机械性能，嵌入式系统，电路集成，实验教学I英文摘

6、要ABSTRACTAlongwiththecomputertechnology,embeddedsystemtechnology,therapiddevelopmentofsensortechnology,researchingtestandanalysissystembasedontheabovetechnology,inordertoget,intheproduction,performancedataofthetestobjectunderdevelopmentandmaintenance,thenanalysistheobject,hasbecom

7、ethecommonpracticesinvariousfields,includingmechanical.Lowermachinecontrolsystemistheintermediatelinksofamechanicaltestandanalysissystem,anddeterminetheadvantagesanddisadvantagesoftheperformanceofthewholetestsystem,andthereliabilityofanalysisresults.Thisdesignofthemachinecontrolsy

8、stem,itsapplicationmainlyfocuseso