旋轉(zhuǎn)流變儀是用于測(cè)量聚合物流變特性的重要儀器,通過向樣品施加剪切應(yīng)變（或應(yīng)力）測(cè)量材料的應(yīng)力（或應(yīng)變）響應(yīng)計(jì)算得到樣品的流變特性參數(shù)。流變測(cè)試包括穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和瞬態(tài)測(cè)試模式,相較于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)模式,動(dòng)態(tài)測(cè)試模式可以表征最豐富的材料信息,但實(shí)現(xiàn)這一模式的測(cè)控難度也最大,一是要實(shí)現(xiàn)振蕩頻率和振幅變化范圍廣的正弦振蕩剪切作用,二是要從復(fù)雜的響應(yīng)信號(hào)中準(zhǔn)確提取轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩信號(hào)的振幅和相位差等信息。本文以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)流變儀的高精度動(dòng)態(tài)流變測(cè)試為目的,設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)流變儀硬件平臺(tái)并開發(fā)相關(guān)的控制與測(cè)量技術(shù),重點(diǎn)研究流變儀在動(dòng)態(tài)測(cè)量模式下電機(jī)的控制及轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩信號(hào)的測(cè)量分析技術(shù)。本課題對(duì)豐富旋轉(zhuǎn)流變儀相關(guān)設(shè)計(jì)理論,提高儀器測(cè)控水平、推進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的旋轉(zhuǎn)流變儀商業(yè)化具有重要意義。本文從旋轉(zhuǎn)流變儀基本測(cè)量原理出發(fā),分析流變儀設(shè)計(jì)需求,對(duì)間隙調(diào)節(jié)模塊、內(nèi)筒測(cè)量模塊和外筒運(yùn)動(dòng)模塊等關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的控制器、電機(jī)、圓光柵編碼器和轉(zhuǎn)矩傳感器等關(guān)鍵元器件進(jìn)行選型,搭建用于流變測(cè)試研究的硬件平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)流變儀外筒精確的正弦振蕩運(yùn)動(dòng),對(duì)電機(jī)、渦輪蝸桿減速機(jī)及外筒構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了建模和分析。針對(duì)減速機(jī)存在的... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 旋轉(zhuǎn)流變儀機(jī)構(gòu)與原理
        1.2.1 旋轉(zhuǎn)流變儀基本結(jié)構(gòu)
        1.2.2 基本變量的轉(zhuǎn)化關(guān)系
        1.2.3 動(dòng)態(tài)流變測(cè)試原理
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.3.1 流變儀結(jié)構(gòu)形式發(fā)展
        1.3.2 旋轉(zhuǎn)流變儀研究進(jìn)展
        1.3.3 流變儀控制技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.4 流變儀測(cè)量技術(shù)研究進(jìn)展
    1.4 研究目的與內(nèi)容
第二章 旋轉(zhuǎn)流變儀硬件設(shè)計(jì)
    2.1 流變測(cè)量需求分析
    2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)
        2.2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)整體方案
        2.2.2 間隙調(diào)節(jié)模塊
        2.2.3 內(nèi)筒測(cè)量模塊
        2.2.4 外筒運(yùn)動(dòng)模塊
    2.3 測(cè)控系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
        2.3.1 測(cè)控系統(tǒng)整體方案
        2.3.2 運(yùn)動(dòng)控制器
        2.3.3 光柵編碼器
        2.3.4 轉(zhuǎn)矩傳感器
        2.3.5 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊
    2.4 本章小結(jié)
第三章 運(yùn)動(dòng)控制策略設(shè)計(jì)與仿真
    3.1 控制系統(tǒng)模型與間隙特性
        3.1.1 位置閉環(huán)控制模型
        3.1.2 間隙的非線性特性
    3.2 PID控制原理與仿真分析
        3.2.1 PID控制原理介紹
        3.2.2 PID整定方法選擇
        3.2.3 PID參數(shù)選擇分析
        3.2.4 含間隙閉環(huán)系統(tǒng)仿真
    3.3 PID參數(shù)對(duì)正弦跟蹤的影響
        3.3.1 PID組合形式
        3.3.2 比例系數(shù)
        3.3.3 積分系數(shù)
        3.3.4 微分系數(shù)
    3.4 基于正弦參數(shù)的模糊PID控制
        3.4.1 模糊控制原理
        3.4.2 模糊PID控制器設(shè)計(jì)
        3.4.3 系統(tǒng)仿真結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第四章 流變測(cè)試數(shù)據(jù)處理與分析
    4.1 動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)的特點(diǎn)
    4.2 數(shù)據(jù)處理方法的理論
        4.2.1 離散傅里葉譜分析法
        4.2.2 數(shù)字函數(shù)相關(guān)法
        4.2.3 非線性最小二乘法
    4.3 影響因素下的測(cè)量誤差分析
        4.3.1 白噪聲的影響
        4.3.2 頻率誤差的影響
        4.3.3 高次諧波的影響
        4.3.4 影響因素總結(jié)
    4.4 NLS和 DFT結(jié)合分析法
        4.4.1 基本思路
        4.4.2 仿真結(jié)果
    4.5 數(shù)據(jù)處理最終方案
    4.6 本章小結(jié)
第五章 旋轉(zhuǎn)流變儀軟件開發(fā)
    5.1 軟件功能與程序框架
        5.1.1 軟件功能分析
        5.1.2 系統(tǒng)軟件框架
    5.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)
        5.2.1 用戶界面
        5.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊
        5.2.3 控制指令模塊
        5.2.4 數(shù)據(jù)處理模塊
    5.3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)
        5.3.1 RT程序
        5.3.2 FPGA程序
    5.4 本章小結(jié)
第六章 測(cè)試性能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能調(diào)試
    6.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.1 儀器空載動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)性能
        6.3.2 儀器動(dòng)態(tài)流變測(cè)量性能
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]偏心圓筒中拉伸-剪切流動(dòng)比例的調(diào)節(jié)方法與原理[D]. 王小林.華南理工大學(xué) 2015
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[5]泥漿流變儀理論分析與設(shè)計(jì)[D]. 馬麗娜.東北石油大學(xué) 2014
[6]低速柔性關(guān)節(jié)的高精度位置控制策略研究[D]. 黃飛杰.北京郵電大學(xué) 2013
[7]PID參數(shù)整定技術(shù)的研究及應(yīng)用[D]. 劉玲玲.鄭州大學(xué) 2010
[8]帶傳動(dòng)間隙轉(zhuǎn)臺(tái)的精確控制[D]. 劉娟.南京航空航天大學(xué) 2008
[9]模糊PID控制器的設(shè)計(jì)研究[D]. 李曉丹.天津大學(xué) 2005
[10]基于運(yùn)動(dòng)控制卡的全閉環(huán)控制系統(tǒng)研究[D]. 孔慧勇.四川大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3443144