可变惯量高速转子试验台自动控制系统设计源于浙江大学化工机械国家重点学科“转子高速旋转试验台改造”项目的子项目,其主要目的是实现转子高速旋转试验台的自动化控制,消除原有手动操作控制系统稳定性差、试验数据无法完整记录等缺点。它是涉及机械、电机、自动控制、软件等多领域的系统工程项目。首先,本文在综述转子高速旋转试验台国内外研制和应用的基础上,以ZUST4+叶轮超速旋转试验台为例,简要介绍可变惯量高速转子试验台主机结构、润滑系统、真空系统、电器控制及仪表显示系统等组成部分,说明由工业控制计算机和PCI数据采集卡等构成的试验台自动控制系统的硬件组成和工作原理。其次,本文详细说明试验台自动控制系统软件功能、总体设计和主要功能模块实现,介绍采用多线程和线程同步技术实现试验台主轴转速测量、阻尼器振动振幅测量和主轴转速控制过程协调和同步的方法。由于被控对象是转动惯量随试验件变化的高速转子系统,由计算机自动控制系统通过直流电机调速系统实现间接控制。控制系统的构造比较复杂,难以确定控制对象的精确数学模型。因此,本文提出一种分类分段离散的数字PID控制算法,通过现场调试和优化改进,较好地解决了可变惯量高速转子实现升速、稳速和降速三个过程中的控制问题,达到所要求的技术指标。本文设计的自动控制系统被应用于实验室ZUST1型多功能高速转子旋转试验台和某公司ZUST4+型叶轮超速旋转试验台,实现令人满意的试验自动控制过程。最后,本文总结本项目完成的试验台自动控制系统的特点,指出可以进一步改善的方向。