機械性能測試分析下位機系統(tǒng)的設計研究.pdf

1、隨著計算機、嵌入式系統(tǒng)、傳感器等技術的快速發(fā)展，開發(fā)基于以上技術的測試分析系統(tǒng)，來獲取在生產(chǎn)、研發(fā)、檢修中的測試對象的數(shù)據(jù)，進而分析測試對象的相關性能，已經(jīng)成為包括機械在內(nèi)的各領域的普遍做法。下位機控制系統(tǒng)是機械測試分析系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)，決定了整個測試系統(tǒng)性能的優(yōu)劣及以測試分析結(jié)果的可靠性。目前國內(nèi)外測試分析技術有了較快發(fā)展，標準化程度和通用性有了較大提高，然而針對具體應用，其通用性和實用性仍然不足。本次設計的機械性能測試控制系統(tǒng)，其應用主

2、要側(cè)重于實驗教學的、典型機械性能的測試。根據(jù)測試系統(tǒng)的一般要求，下位機系統(tǒng)主要涉及數(shù)字、模擬信號的采集，嵌入式系統(tǒng)，PC機和下位機的通信三個模塊，本次設計下位機測試系統(tǒng)還集成了變頻調(diào)速模塊。設計完成了以上模塊硬件電路的設計，下位機系統(tǒng)編程，實驗測試等多方面的工作。
　　本研究使用功能強大的STM32嵌入式芯片，外接使用測試各類參數(shù)的傳感器，分別完成對典型機械傳動部件的角位移、加速度、直線位移，切屑阻力等多種參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)經(jīng)過

3、硬軟件濾波和格式的初步處理后，將測試數(shù)據(jù)以串口通信方式傳送給 PC上位機，從而為測試分析提供不同使用要求的數(shù)據(jù)組合測試。設計集成變頻控制技術模塊，為測試對象提供不同測試要求的輸入功率或電機轉(zhuǎn)速，從而得到不同工況下的測試數(shù)據(jù)，提高了測試分析系統(tǒng)在機械性能測試中的實用性，實現(xiàn)了從功率輸入到響應數(shù)據(jù)輸出的完整的過程。變頻調(diào)速模塊使用脈寬同步調(diào)制理論進行調(diào)速控制，比較計算了規(guī)則采樣法和面積法的脈寬控制函數(shù)表達式，通過改變基波函數(shù)常數(shù)項，得到了脈

4、寬控制的常量數(shù)組，簡化了控制算法，使用MATLAB進行仿真計算，驗證了結(jié)果的正確性。設計使用PROTEL進行電氣原理的設計和電路圖的繪制，實現(xiàn)了串口通信、三相頻變控制器、嵌入式系統(tǒng)和傳感器接口電路的集成設計。通過多次優(yōu)化和重復設計，完成了PCB電路板繪制，和實物制作。使用Keil uVision完成嵌入式芯片的編程，進行了程序的編譯和仿真。運用C++Builder制作了簡易測試軟件進行系統(tǒng)的調(diào)試。本次設計的應用對象是重慶大學機械基礎實驗