可變慣量高速轉(zhuǎn)子試驗臺自動控制系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用.pdf

1、可變慣量高速轉(zhuǎn)子試驗臺自動控制系統(tǒng)設(shè)計源于浙江大學(xué)化工機械國家重點學(xué)科“轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)試驗臺改造”項目的子項目，其主要目的是實現(xiàn)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)試驗臺的自動化控制，消除原有手動操作控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、試驗數(shù)據(jù)無法完整記錄等缺點。它是涉及機械、電機、自動控制、軟件等多領(lǐng)域的系統(tǒng)工程項目。 首先，本文在綜述轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)試驗臺國內(nèi)外研制和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以ZUST4+葉輪超速旋轉(zhuǎn)試驗臺為例，簡要介紹可變慣量高速轉(zhuǎn)子試驗臺主機結(jié)構(gòu)、潤滑系統(tǒng)、真空

2、系統(tǒng)、電器控制及儀表顯示系統(tǒng)等組成部分，說明由工業(yè)控制計算機和PCI數(shù)據(jù)采集卡等構(gòu)成的試驗臺自動控制系統(tǒng)的硬件組成和工作原理。 其次，本文詳細說明試驗臺自動控制系統(tǒng)軟件功能、總體設(shè)計和主要功能模塊實現(xiàn)，介紹采用多線程和線程同步技術(shù)實現(xiàn)試驗臺主軸轉(zhuǎn)速測量、阻尼器振動振幅測量和主軸轉(zhuǎn)速控制過程協(xié)調(diào)和同步的方法。 由于被控對象是轉(zhuǎn)動慣量隨試驗件變化的高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，由計算機自動控制系統(tǒng)通過直流電機調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)間接控制。控制系統(tǒng)的

3、構(gòu)造比較復(fù)雜，難以確定控制對象的精確數(shù)學(xué)模型。因此，本文提出一種分類分段離散的數(shù)字PID控制算法，通過現(xiàn)場調(diào)試和優(yōu)化改進，較好地解決了可變慣量高速轉(zhuǎn)子實現(xiàn)升速、穩(wěn)速和降速三個過程中的控制問題，達到所要求的技術(shù)指標。本文設(shè)計的自動控制系統(tǒng)被應(yīng)用于實驗室ZUST1型多功能高速轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)試驗臺和某公司ZUST4+型葉輪超速旋轉(zhuǎn)試驗臺，實現(xiàn)令人滿意的試驗自動控制過程。 最后，本文總結(jié)本項目完成的試驗臺自動控制系統(tǒng)的特點，指出可以進一步改善