电动式机械负载模拟器开发

摘要

近年来，电力电子器件和电机的性能不断发展，让电机逐渐成为了加载执行器的对象。相比于其他的负载模拟方法，电动负载模拟可以在不改变硬件构造的基础上，仅仅变换控制算法的参数就可以对大部分线性、非线性的负载进行模拟。本课题基于控制性与系统稳定性的综合考量，以探究负载模拟的相关特性为主要目的，结合实验室的内部需求，首先以能量回馈模拟系统下无刷直流电机作为负载电机进行研究。并在此基础上，研究了基于无刷直流电机的电动式机械负载模拟系统总体实现方案，再力求实现系统能量双向流动的目标。详细分析了无刷直流电机的控制方法，说明他们的优缺点及应用范围，同时在分析无刷直流电机工作原理的基础上，建立其数学模型，并借助Matlab/Simulink工具箱，建立了无刷直流电机的力矩控制系统仿真模型来研究了电动式机械负载模拟系统的静态力矩特性，带有能量回馈功能的电动式机械负载模拟系统的动态特性。并且建立了负载模拟器的实验平台，完成了电动式机械负载模拟系统的软硬件的设计、制作与试验，为后续负载模拟器的研究奠定了科学的理论基础。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 研究现状及相关技术分析

1.3 论文主要讨论内容

第二章 电动式机械负载模拟器设计方案

2.1 电动式机械负载模拟总体要求

2.2 电动负载模拟器总体实现方案

2.3 本章小结

第三章 电动机械负载模拟器仿真模型构建

3.1 无刷直流电机结构

3.2 无刷直流电机工作原理

3.3 无刷直流电机数学模型的建立

3.4 计算机仿真建模

3.5 仿真模型参数设定

3.6 本章小结

第四章 电动式机械负载模拟器加载特性研究

4.1负载模拟系统静态加载特性

4.2负载模拟系统动态加载多余力矩分析

4.3 负载模拟系统动态加载能量回馈分析

4.4 本章小结

第五章 电动式机械负载模拟器控制系统模块设计

5.1 系统功能分析

5.2 总体结构设计

5.3 硬件设计

5.4 程序设计

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果目录

致谢