低速轴承真空跑合测试系统的设计与实现

发布时间：2017-07-20 06:17

  本文关键词：低速轴承真空跑合测试系统的设计与实现

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【摘要】：随着科学技术的迅速发展和工业化进程的持续深入,我国的航空航天事业有了长足的进步和举世瞩目的成就。作为空间探索的关键设备,航天器的性能很大程度上受到其回旋机构上的轴承影响。目前航空航天用轴承大都采用Mo S2固体润滑剂镀膜,在装入航天器使用之前需要对其进行跑合测试,以优化轴承的性能,保证航天器的性能和使用寿命。为了加快跑合进程,缩短测试时间,轴承跑合时需要对其加以一定压力负载。由于轴承镀膜后初始沟道不均匀,随着轴承旋转位置的变化,轴承受到的实际压力也会变化。因此需要在跑合过程中根据压力传感器的实时反馈,对压力输出做出调整。低速轴承真空跑合测试系统通过使用PID控制算法对轴承跑合的驱动电机和加载电机进行自动控制:使得加载电机能够在跑合测试开始之前对轴承按照指定压力进行预加载,在跑合测试进行时对轴承负载进行动态维持;驱动电机对跑合测试过程中轴承实时速度进行反馈调节,在轴承跑合完成后进行自动制动。低速轴承真空跑合测试系统通过使用多种数字滤波算法对跑合测试过程中轴承的实时状态数据采集进行了处理,筛除了偶然性电磁干扰,均衡了传感器的随机误差,得到了有效的实时轴承压力和摩擦力矩。低速轴承真空跑合测试系统通过对轴承摩擦力矩数据的统计显著性检验分析,计算出跑合测试完成后轴承的摩擦力矩没有显著性差异的概率,为轴承的后续人工筛选提供数据参考。通过在matlab中进行PID控制算法和数字滤波算法的模拟实验,验证了算法在自动控制和干扰过滤方面的有效性。通过对低速轴承真空跑合测试系统的实际跑合结果分析,证明了跑合测试系统功能完备、性能优良。
【关键词】：轴承跑合 自动控制 PID控制 数据采集 数字滤波 统计显著性检验
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V416.8
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 运动控制技术的国内外研究现状11-12
• 1.3.2 数据采集系统的国内外研究现状12-14
• 1.4 论文的主要内容14-15
• 第2章 低速轴承真空跑合测试装置的设计与实现15-30
• 2.1 低速轴承真空跑合测试装置的整体框架15-16
• 2.2 低速轴承真空跑合测试装置的模块实现16-24
• 2.2.1 轴承装载模块16-18
• 2.2.2 轴承测量模块18-19
• 2.2.3 负荷加载模块19-20
• 2.2.4 轴承驱动模块20-21
• 2.2.5 真空系统模块21
• 2.2.6 系统控制模块21-22
• 2.2.7 数据处理模块22-24
• 2.3 低速轴承真空跑合测试装置的主要元器件的选型24-29
• 2.3.1 驱动电机及减速器选型24-25
• 2.3.2 电机控制器选型25-26
• 2.3.3 直线微动平台选型26
• 2.3.4 压力和力矩传感器选型26-27
• 2.3.5 数据采集卡选型27-28
• 2.3.6 真空抽制电机选型28
• 2.3.7 元器件选型小结28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 低速轴承真空跑合测试系统的算法设计与实现30-42
• 3.1 低速轴承真空跑合测试系统的组成和原理30-31
• 3.2 低速轴承真空跑合测试系统的算法设计31-38
• 3.2.1 电机控制算法31-35
• 3.2.2 数据滤波算法35-37
• 3.2.3 数据分析算法37-38
• 3.3 低速轴承真空跑合测试系统的算法模拟实验38-41
• 3.3.1 电机控制算法的模拟实验38-39
• 3.3.2 数据滤波算法的模拟实验39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 低速轴承真空跑合测试系统控制软件设计与实现42-61
• 4.1 控制软件的需求分析42-43
• 4.2 控制软件的功能设计43-46
• 4.2.1 系统参数设置功能43
• 4.2.2 硬件通讯检查功能43-44
• 4.2.3 跑合方案编辑功能44
• 4.2.4 跑合操作控制功能44
• 4.2.5 跑合状态显示功能44-45
• 4.2.6 历史曲线显示功能45
• 4.2.7 跑合数据采集功能45
• 4.2.8 跑合数据存储功能45
• 4.2.9 跑合数据分析功能45
• 4.2.10 跑合报告生成功能45-46
• 4.3 控制软件的整体设计与实现46-57
• 4.3.1 控制软件的整体结构46
• 4.3.2 控制软件的开发环境46-48
• 4.3.3 控制软件的模块实现48-57
• 4.4 控制软件的数据结构和数据库设计57-59
• 4.4.1 控制软件中使用的数据结构57-58
• 4.4.2 控制软件的数据库设计58-59
• 4.5 控制软件的安全设计59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 低速轴承真空跑合测试系统控制软件测试分析61-73
• 5.1 控制软件的功能测试61-66
• 5.1.1 系统参数设置功能测试61
• 5.1.2 硬件通讯检查功能测试61-62
• 5.1.3 跑合方案编辑功能测试62-63
• 5.1.4 跑合操作控制功能测试63
• 5.1.5 跑合状态显示功能测试63-64
• 5.1.6 历史曲线显示功能测试64
• 5.1.7 跑合数据采集功能测试64-65
• 5.1.8 跑合数据存储功能测试65
• 5.1.9 跑合数据分析功能测试65
• 5.1.10 跑合报告生成功能测试65-66
• 5.2 控制软件的模块测试66-68
• 5.2.1 主模块测试66
• 5.2.2 通信控制模块测试66
• 5.2.3 真空系统模块测试66-67
• 5.2.4 电机控制模块测试67
• 5.2.5 数据采集模块测试67-68
• 5.2.6 数据处理模块测试68
• 5.2.7 输出显示模块测试68
• 5.3 控制软件的整体测试68-70
• 5.4 控制软件的性能分析70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 李向欣;卜昆;黄魁东;查方龙;张定华;;锥束CT序列切片图像非局部均值滤波方法[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2012年

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本文编号：566591