【摘 要】
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随着航空航天医学体系的逐步完善,动物离心试验机已经成为模拟高载荷（高G值）力学环境的重要设备之一。为了保证动物离心试验机运行的准确性、平稳性、可靠性以及数据的精确性,本文针对四臂多自由度动物离心试验机,研制了一套基于PI算法的速度精确调节控制系统,以实现动物离心试验机空间多轴向加速度的实验环境。本文主要研究内容如下:（1）针对动物离心试验机的性能参数进行了定量计算,为控制系统方案设计及硬件选型提供
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随着航空航天医学体系的逐步完善,动物离心试验机已经成为模拟高载荷（高G值）力学环境的重要设备之一。为了保证动物离心试验机运行的准确性、平稳性、可靠性以及数据的精确性,本文针对四臂多自由度动物离心试验机,研制了一套基于PI算法的速度精确调节控制系统,以实现动物离心试验机空间多轴向加速度的实验环境。本文主要研究内容如下:（1）针对动物离心试验机的性能参数进行了定量计算,为控制系统方案设计及硬件选型提供了理论支撑。结合动物离心试验机的机械结构,详细介绍了动物离心试验机多自由度的运动过程。根据动物离心试验机的控制要求,设计了动物离心试验机的总体控制方案,即基于“PC+控制器”主从站式控制架构。（2）在总体控制方案的基础上,根据控制要求对主轴系统和载物台系统分别制定了适用的控制方案,即伺服控制系统和步进控制系统。在此基础上依次对主轴伺服电机及驱动器、旋转编码器、制动电阻、多轴运动控制器、电动推杆以及电动转台进行合理的选型并完成了硬件布局及走线设计。（3）控制系统软件采用模块化设计的思路,基于Visual studio 2015集成环境的.NET开发平台,使用VB.NET可视化编程语言,通过创建Windows窗体应用程序完成了动物离心试验机控制系统中主程序、运动控制程序、串口通讯程序、转速采集与显示程序以及人机界面的设计开发。通过PI算法实现了动物离心试验机运行速度的精确控制。（4）针对主轴交流伺服电机建立了数学模型,基于矢量控制理论通过借助Matlab/simulink仿真平台对交流伺服电机的动态性能进行了仿真实验,仿真结果验证了主轴电机选型的有效性。通过现场调试对控制系统硬件、软件分别进行了评测。研究结果表明基于“PC+控制器”的控制系统能够满足动物离心试验机的多轴向加速度性能要求。
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