基于模糊控制的转子动平衡变步长寻优方法研究与实现

摘要

转子不平衡是旋转机械产生振动的主要原因之一，也是影响其高效、稳定运行的关键因素。转子自动平衡控制技术作为解决转子不平衡问题的核心技术，已成为国内外研究热点，如何从控制策略上提高其平衡效率和平衡精度是其中关键问题。目前我国对于转子自动平衡方法的研究大多处于实验阶段，因此研究出一种能够高效、稳定地减小转子不平衡的控制方法具有重要的工程价值。本论文的主要研究工作主要包括以下三点:
　　1.针对单平衡面双配重块的转子自动平衡装置提出了一种基于模糊原理的变步长寻优控制方法，设计了用于计算配重块移动步长值及判定配重块移动方向的模糊控制器，同时使用位置反馈对步长值进行精确调整，最后设计了以寻优控制过程为基础的执行控制器，并给出了执行过程算法。
　　2.确定以DSP TMS320F2812为主控芯片的转子自动平衡控制系统的总体实施方案，主要完成控制器的设计，分为硬件部分和软件部分，其中硬件部分包括振动信号预处理电路，电机驱动电路，转速信号调理电路等;软件部分包括振动信号基频分量提取方法，转速计算，模糊控制器功能以及变步长寻优控制过程的实现等。
　　3.利用自行设计与搭建的转子实验台进行基于模糊控制的转子自动平衡变步长寻优方法的实验研究，通过设计的转子自动平衡控制系统进行实验验证，并对比无模糊控制下的定步长寻优控制方法，根据不平衡量的减少及平衡时间表明该方法具有较高的平衡效率和较快的平衡速度。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 转子自动平衡常用方法

1．2．2 转子自动平衡装置

1．2．3 转子自动平衡控制策略

1．3 论文研究内容及组织结构

1．3．1 论文研究内容

1．3．2 论文组织结构

第二章 转子自动平衡控制相关理论

2．1 转子不平衡基础理论

2．1．1 转子不平衡表示方法

2．1．2 转子不平衡分类

2．1．3 转子不平衡振动信号

2．2 质量块型平衡头控制原理

2．3 模糊控制基础理论

2．3．1 模糊控制的数学基础

2．3．2 模糊控制的基本原理

2．4 本章小结

第三章 基于模糊控制的变步长寻优方法

3．1 转子自动平衡控制系统原理

3．2 基于模糊控制的步长计算方法

3．3 模糊控制器的MATLAB仿真与分析

3．4 变步长寻优算法

3．5 本章小结

第四章 基于DSP的转子自动平衡控制系统设计

4．1 转子自动平衡控制系统总体方案设计

4．2 系统硬件设计

4．2．1 主控制模块

4．2．2 振动信号预处理模块

4．2．3 转速信号调理模块

4．2．4 电机驱动模块

4．3 系统软件设计

4．3．1 DSP系统软件开发平台

4．3．2 硬件初始化模块

4．3．3 振动基频分量提取模块

4．3．4 转速计算模块

4．3．5 模糊控制器功能模块

4．3．6 变步长寻优算法功能模块

4．4 本章小结

第五章 转子自动平衡控制实验验证

5．1 实验组成

5．1．1 转子实验台

5．1．2 转子自动平衡执行装置和控制器

5．2 转子自动平衡实验与结果分析

5．2．1 实验过程

5．2．2 实验结果分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文主要工作总结

6．2 后续研究及展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况