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大型弹性轴类零件,尤其是弹性联轴器,由于其优良的性能在矿山设备、舰艇船舶、石油化工、航空航天等诸多重要领域中得到广泛应用。对其动态性能测试需要大扭矩扭转试验机,相对于利用电动缸的电动伺服系统,基于液压缸的液压伺服系统,能够输出更高功率,且效率高、成本低。论文重点研究液压伺服扭转试验机的机电液方案、电液系统仿真以及测控系统的硬件设计和软件设计。大扭矩扭转试验机的传动机构,是利用液压缸和逆滚珠螺旋机构将直线运动转化为旋转摆振运动,实现被测元件的动态性能测试。试验机的测控系统,以FPGA作为核心控制单元,通过USB与上位机进行通信,传输采样数据和控制命令,并以FPGA为核心进行控制算法运算,实现对液压元件和电机的伺服控制。针对机械液压系统仿真设计,提出一种基于SolidWorks/Matlab的扭转试验机联合建模与仿真方法,运用SolidWorks软件对力转换机构进行三维实体建模,然后,转换成相应的SimMechanics模型,添加必要的接口模块和被测负载模型。对液压系统建立SimHydraulics模型,根据系统特性选择PID控制器,建立完整的试验机系统模型。最后,对模型进行基于位置闭环反馈和扭矩闭环反馈的仿真,结果表明该系统具有较好的跟踪性能,并验证系统的可行性。针对扭转试验机的测控系统特征,通过分析比较,综合考虑功能需求、成本、以及资源利用率,后期扩展等因素,选用上位机+伺服控制器方式的测控系统方案,并以FPGA作为主控单元,结合USB总线,完成FPGA与上位机的数据通信,以及对液压元件和电机实现伺服控制。然后,分析基于FPGA测控系统的伺服控制器的方案,重点设计FPGA核心电路、USB接口电路、AD采样电路、DA转换电路和、存储器电路、电源电路等。最后,设计软件架构,将软件设计分为FPGA底层控制程序、固件驱动层USB接口驱动程序和设备驱动层与应用层程序。分别设计USB接口驱动层,设备驱动与应用层程序,给出部分FPGA功能模块的程序设计与仿真。仿真结果表明,FPGA设计的程序满足芯片的时序要求。