【摘 要】
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风洞试验是研究汽车、飞行器等模型空气动力学的有效手段。在风洞试验中,模型姿态角的调整是通过其支撑装置的运动实现的,其控制精度直接影响试验结果的准确性。双转轴模型支撑装置能有效调整模型的迎角、侧滑角和滚转角,研发其控制系统对提高风洞试验的综合能力和试验效率有重要意义。本文完成了双转轴模型支撑装置控制系统的设计与实现。该系统通过各轴串联机构的运动实现模型迎角、侧滑角、滚转角的姿态控制。首先分析了双转轴
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风洞试验是研究汽车、飞行器等模型空气动力学的有效手段。在风洞试验中,模型姿态角的调整是通过其支撑装置的运动实现的,其控制精度直接影响试验结果的准确性。双转轴模型支撑装置能有效调整模型的迎角、侧滑角和滚转角,研发其控制系统对提高风洞试验的综合能力和试验效率有重要意义。本文完成了双转轴模型支撑装置控制系统的设计与实现。该系统通过各轴串联机构的运动实现模型迎角、侧滑角、滚转角的姿态控制。首先分析了双转轴模型支撑装置的结构组成与技术要求,由此确定了总体控制方案。控制方案以西门子1511-T PLC为运动控制中心,以SEW和安川交流伺服驱动器、交流伺服电机分别作为弯刀轴、主轴、尾轴的驱动装置,以比例伺服阀、液压缸作为补偿轴的电液伺服驱动装置。在控制方法方面,采用PID以及交流伺服三环控制方法对系统进行控制,针对模型姿态控制的耦合问题,采用几何推导的方法对系统进行了解耦,求出了正解和逆解。以Portal V16为PLC程序开发平台进行了硬件组态和控制程序的开发,实现了各轴的定位与速度控制。以VB为现场监控计算机软件开发平台,实现了上位监控软件与现场PLC及风洞管理机的信息交互功能。最后,对整个系统进行静态调试,进行了电气系统的硬件接线检验,伺服驱动器及PLC软件的参数整定和功能测试,上位机软件的联合调试,并验证了系统的控制精度。调试结果表明,控制系统各项指标满足技术要求。
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