基于可变容积的力加载装置研制

摘要

本文研究了一种基于可变容积的力加载装置。该加载装置用于模拟某舰船轴系在实际工作过程中受到的外部力负载，并可以在实验室环境下分析该轴系的动力学特性及其支撑轴承的受力情况。论文主要完成了以下工作：
　　1.根据加载装置的技术需求，阐述了加载装置的系统设计原理—采用密闭容积内电动缸伸缩挤压液体的方式实现对加载力的控制。介绍了系统采用的PID控制算法，并进行了简要的数学模型分析。在数学模型的基础上对系统进行了仿真，从理论上验证了基于可变容积研制力加载装置的可行性。
　　2.完成了力加载装置的硬件系统设计。对机械系统的强度与刚度问题进行了校核，并用Solidworks软件对机械装置进行了有限元仿真分析；介绍了力加载装置液压系统的设计原理，并进行了相应的选型和设计计算；构建了以倍福控制器为核心的控制系统。
　　3.完成了力加载装置的软件系统设计。基于Windows操作系统设计了上位机人机交互界面；编写了下位机控制代码，以及上位机与下位机之间相应的通讯模块。
　　4.对控制系统与液压系统进行了初步的调试试验，得出了不同加载状况下的实验结果；对加载过程中相位滞后现象提出了工程优化方案，并比较了优化前后的实验结果。调试试验结果表明本文所研究的加载装置符合设计需求。

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1 绪论

1.1课题来源与意义

1.2力加载装置的研究现状

1.3系统的功能及技术要求

1.4本论文的研究工作

2 力加载装置研制方案分析

2.1系统设计原理

2.2力加载装置系统组成

2.3力加载装置数学模型

2.4模型仿真分析

2.5 系统控制算法分析

2.6本章小结

3 力加载装置硬件设计

3.1力加载装置机械系统设计

3.2力加载装置液压系统设计

3.3力加载装置控制系统硬件设计

3.4本章小结

4 力加载装置软件设计

4.1 Windows人机交互界面开发

4.2 下位机控制程序开发

4.3 上下位机通讯

4.4 本章小结

5 力加载装置调试实验

5.1系统实验方案

5.2系统实验结果

5.3实验结果分析及优化

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1全文工作总结

6.2研究课题展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文目录