橡胶加工分析仪测控系统研究与开发

摘要

橡胶加工分析仪在橡胶的配方设计、新品研发和生产过程中，都起着至关重要的作用，测控系统是决定橡胶加工分析仪整机性能的关键部分。本文在功能需求分析的基础上，研究开发了一套由PC机和专用控制器组成的高性能橡胶加工分析仪测控系统。
　　本文首先根据橡胶加工分析仪的结构功能确定专门控制器的功能，规划硬件内容，包括核心处理器的选择及电路设计，采用DSP+FPGA架构，DSP主要完成位置伺服功能、数据处理及以太网、串口通讯，FPGA完成其余任务。在调试通过的硬件平台上实现测控系统的具体内容，主要包括基于DSP的FFT算法实现以及FPGA内部功能模块的开发。
　　为了提供橡胶硫化过程的正弦摆动这一试验条件，并且为橡胶加工分析仪其它测试功能做拓展，系统选用了直接驱动旋转电机，该电机作为位置控制对象，通过研究与仿真确定了使用基于插入型重复控制与PID的复合控制作为本系统的控制方案，并通过实验验证了算法的可行性和有效性。
　　本文对橡胶硫化过程中性能进行了分析，推导出应变与复合扭矩、弹性扭矩、粘性扭矩之间的关系及其它相关参数的计算方法，通过仿真确定了通过快速傅里叶变换作为参数辨识的方法，进而计算其它性能参数的数据处理方法，并通过实际的硫化实验验证数据处理方法的可行性。

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第一章 绪论

1.1 橡胶加工分析仪概述

1.2 国内外橡胶加工分析仪发展现状与分析

1.3 本文研究内容和组织结构

第二章 测控系统的硬件设计

2.1 测控系统的需求分析

2.2 测控系统的硬件规划

2.3 测控系统的硬件设计

2.4 本章小结

第三章 直驱旋转电机控制策略研究与仿真

3.1 直接驱动旋转电机

3.2 PID控制

3.3 重复控制

3.4 本章小结

第四章 橡胶硫化特性数据处理算法研究

4.1 橡胶硫化特性

4.2 数据处理算法的研究

4.3 本章小结

第五章 系统实现与实验研究

5.1 基于DSP的FFT算法研究

5.2 FPGA内部功能开发

5.3 实验研究

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文