用于傳感器探針兩自由度定位的驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)研制.pdf

1、在燃?xì)廨啓C(jī)引射冷卻吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及其相關(guān)基礎(chǔ)領(lǐng)域，配套實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足或各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)無(wú)法達(dá)到相關(guān)要求等問(wèn)題已愈發(fā)凸顯。當(dāng)前，缺少定位精確化、體積小型化的“用于傳感器探針兩自由度定位的驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)”已成為其實(shí)驗(yàn)研究工作的瓶頸。
　　本課題致力于研制一套用于探針形傳感器定位的支架設(shè)備，其可完成傳感器探針與風(fēng)洞模擬試驗(yàn)臺(tái)（罐體）之間的兩自由度定位，即各支架由相應(yīng)驅(qū)動(dòng)控制器控制，輔助探針完成旋轉(zhuǎn)和直線兩種位移形式的自動(dòng)定位，完成試驗(yàn)臺(tái)中不同方

2、向、深度的壓力、風(fēng)速，溫度等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。整個(gè)系統(tǒng)由多套相同的設(shè)備組成，可實(shí)現(xiàn)多傳感器不同位置的分布式測(cè)量。為實(shí)驗(yàn)人員獲得試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供有力的技術(shù)保障。
　　本文根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求，提出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，確定以中空軸步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子作為旋轉(zhuǎn)位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)，微型步進(jìn)電機(jī)與絲杠構(gòu)成直線位移機(jī)構(gòu)。通過(guò)對(duì)器件受力和定位精度的分析設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，絲杠螺距等部件的具體參數(shù)。為最大限度地減小系統(tǒng)體積，并考慮到步進(jìn)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行及兩自

3、由度位移的定位精度要求，依據(jù)正弦波細(xì)分驅(qū)動(dòng)理論，研制了一套適用于相電阻較小，輸出功率較低的微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。用于三相中空軸步進(jìn)電機(jī)與直線位移用兩相微型步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。其最高控制精度可達(dá)360細(xì)分，具有輸出正弦波形穩(wěn)定、高頻分量少和定位精度高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該驅(qū)動(dòng)器還可與上位機(jī)通過(guò)CAN總線進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離控制。此外，為驗(yàn)證系統(tǒng)定位精度，本課題設(shè)計(jì)了該定位系統(tǒng)配套的測(cè)試機(jī)構(gòu)，對(duì)旋轉(zhuǎn)位移與直線位移的精