基于STM32微处理器的振动台监控系统设计

摘要

随着对产品安全性和可靠性要求的提高，汽车，火车，飞机以及航空航天设备，在服役之前均需做大量的振动疲劳测试。振动台作为可靠性计量测试的重要设备，其自身的稳定性与可靠性至关重要。而大型振动台直接关乎国家战略武器及深空探测等关键领域的试验，从某种意义而言也象征着国家科技实力。提高振动台性能综合参数，制造更大推力振动台成为振动行业研究的重点。
　　针对目前大行程大推力振动台在振动过程中由于惯性等因素出现中心偏离的问题即不对中间题进行了研究，经原理叙述，方案论证，提出了一套采用新型电涡流传感器进行数据采集，经STM32微处理器处理的数字伺服控制系统。该系统主要以对中伺服控制系统为主，外扩了动圈温度调节子系统，台体水平倾角测量子系统，以及系统电压电流采集子系统。文中对硬件电路的关键部分进行了详细的介绍，对几种PID控制算法做了介绍比较，最后采用了改进型模糊自适应PID控制算法，经验证该算法对非线性系统具有良好的调节作用。
　　系统经过工程测试，能稳定有效地达到实时纠偏实现自动对中的效果。通过对比，系统参数性能提升20％，满足实际工程需求，具有较大的工程应用价值。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究的目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

2．1 振动台系统概述

2．2 振动台关键技术分析

2．3 监控系统总体方案设计及论证

2．3．1 动圈自动对中

2．3．2 动圈温度调控

2．3．3 台体倾角测量

2．3．4 电压电流测量

2．3．5 伺服系统故障诊断

2．4 本章小结

3 振动台监控系统硬件电路的设计与实现

3．1 系统电源管理的设计

3．1．1 电源网络的设计

3．1．2 电压电流采集设计

3．2 自动对中单元设计

3．3 动圈温度测量单元设计

3．4 台体倾角测量单元设计

3．5 主控CPU模块的设计

3．6 硬件电路板卡的设计

3．6．1 PCB硬件电路板卡规则设计

3．6．2 工业PCB板卡的防护设计

3．7 本章小结

4 振动台监控系统软件设计

4．1 自适应PID算法

4．1．1 PID控制器概述

4．1．2 几种PID控制器设计思路

4．2 参数优化的实现

4．3 系统软件流程

4．4 本章小结

5 实验测试与性能分析

5．1 模拟测试环境的搭建

5．2 各子模块的测试

5．3 现场系统测试

5．4 测试参数分析

5．4 本章小结

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢