行程传感液压缸基础技术的研究

摘要

主要研究内容如下.第一章:综述了目前国内外行程传感液压缸的发展现状,并对各种行程传感液压缸进行了比较.指出了该论文研究的意义,介绍了主要研究内容.第二章:根据行程测量原理,对几种测量磁路结构进行了对比分析,选定了一种适合于本行程传感液压缸的磁路结构.为确定磁路参数,对选定的磁路结构进行了理论研究.理论研究使用超松弛迭代法:根据麦克斯韦电磁理论基础方程,建立了磁场分析数学模型,分析了边界条件,推导了迭代公式,确定了松弛因子,编制了运算程序,通过对不同参数的试算,找到了一组有规律参数之间的关系.第三章:对第二章磁路理论研究的结论进行实验验证.使用两种磁敏传感器——集成霍尔元件和集成磁阻元件进行实验.第四章:该文在综述多传感器布置方法及信号组合方法的基础上,提出了行程传感液压缸中应使用的轴向直线布置传感器组合方法,并将示教过程引入行程传感液压缸的数据处理过程,提出了消除端盖与液压缸杆之间的间隙对测量结果造成的影响的处理方法;并对活塞运行方向的判断方法进行了研究,提出了判断活塞运行方向的方法.第五章:通过对帧重叠编码方法的编码排列过程的研究,提出了帧重叠编码方法的反码优先编码排列过程,并给出了编码排列过程实例.反码优先编码排列方法可直接应用于磁性标尺制作过程中的实际编码排列,现已使用反码优化编码排列方法成功进行了24位编码排列.第六章:设计了系统硬件,并针对系统硬件、按照信号处理方法,编制了系统软件.为了提高系统数据处理速度,系统硬件使用三MCU系统;两片80C196KC作为数据处理,一片89C51负责显示.研究了多MCU系统的数据传输和共享方法、电源监视技术和系统扩展技术.第七章:进行了行程传感液压缸的总体实验,实验项目有:稳定性实验、行程测量实验、编码校正实验.第八章:对全文进行总结并对后续研究进行展望.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2液压缸的行程测量方法综述

1.2.1外置式测量方法

1.2.2内置式测量方法

1.2.3小结

1.3课题研究意义

1.4本论文研究的主要内容

第二章测量磁路结构的理论研究

2.1磁路结构的选择

2.2磁路分析模型的建立

2.2.1标量磁位方程的建立

2.2.2标量磁位函数的边界条件

2.3基于有限差分法的磁场问题求解方法

2.3.1引言

2.3.2基于正方形网格的有限差分表示法的推导

2.3.3边界条件的处理

2.3.4差分方程的求解过程

2.4基于超松弛法的磁路结构的理论研究

2.4.1磁路结构参数

2.4.2边界的处理

2.5计算结果及分析

2.5.1磁性标尺移动时磁场变化情况

2.5.2标尺槽深度对磁场的影响

2.5.3磁性标尺与永磁体之间的距离对测量磁场的影响

2.5.4计算结果分析

2.6本章小结

第三章测量磁路结构的实验研究

3.1实验条件

3.2使用霍尔元件的磁路结构的实验研究

3.2.1霍尔元件的型号及特性

3.2.2实验结果

3.3使用磁阻元件的磁路结构的实验研究

3.3.1所用磁阻元件的型号及特性

3.3.2复位/置位电路

3.3.3信号放大电路

3.3.4供电电源

3.3.5实验结果

3.3.6实验结果分析

3.4集成霍尔元件与集成磁阻元件的比较

3.5本章小结

第四章带有机器自学习过程的行程测量方法的研究

4.1引言

4.2传感器布置方法的研究

4.3传感器输出信号处理方法的研究

4.4机器自学习过程的应用研究

4.4.1引言

4.4.2本文机器学习所属类别

4.4.3机器学习集略的研究

4.4.4基于产生式系统的数据搜索方法的研究

4.4.5小结

4.4基于改进遗传算法的传感器输出曲线拟和方法的研究

4.4.1引言

4.4.2选择遗传算法作为曲线拟和算法的原因

4.4.3遗传算法参数的选择

4.4.4遗传操作设计

4.4.5迭代停止条件

4.4.6遗传算法的改进

4.4.7遗传算法的仿真研究

4.5两传感器之间间距的研究

4.6活塞杆运行方向判别方法的研究

4.7本章小结

第五章磁性标尺编码技术的研究

5.1引言

5.2绝对行程标志的载体

5.3仿串行通讯编码方法的研究

5.3.1引言

5.3.2仅用起始位帧格式编码方法的研究

5.3.3串行通讯帧格式编码方法的研究

5.4帧重叠编码方法的研究

5.4.1帧重叠编码方法的特性

5.4.2编码的排列算法

5.5数字编码的实验研究

5.6本章小结

第六章信号处理系统的设计与实现

6.1引言

6.2 80C196KC单片机的性能特点

6.3单片机应用系统硬件的设计

6.3.1系统的总体结构设计

6.3.2存储器扩展电路的设计

6.3.3两CPU之间相互访问数据存储器的硬件实现方法

6.3.4PWM和模拟量输出

6.3.5 LED显示

6.3.6电源电路

6.3.7模拟放大电路

6.4信号处理系统的软件实现

6.4.1 LED显示部分程序

6.4.2 80C196KC程序的编制

6.5本章小结

第七章行程传感液压缸技术的实验研究及误差分析

7.1引言

7.2实验条件

7.3稳定性实验

7.3.1短时稳定性实验

7.3.2长时稳定性实验

7.4行程测量实验

7.4.1短行程测量实验

7.4.2长行程测量实验

7.5编码校正实验

7.5.1编码检测方法

7.5.2编码校正试验步骤

7.5.3编码校正试验结果及结论

7.6误差分析

7.6.1引言

7.6.2磁性标尺误差分析

7.6.3传感磁路结构误差分析

7.6.4数据处理方法误差分析

7.6.5数据处理电路误差分析

7.7本章小结

第八章结论与展望

8.1全文总结

8.2展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

致射