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控制谐振式疲劳试验系统工作载荷自适应模糊制约技术

收藏本文 2024-03-26 点赞:8017 浏览:25183 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:金属材料疲劳试验是一种测出试件在不同的交变载荷作用下的材料疲劳寿命的试验方式,对于产品结构设计具有十分重要的作用。所有材料疲劳试验中,国际标准规定的最重要、最基本的试验内容是疲劳裂纹扩展试验。目前,谐振式材料疲劳试验系统有着的主要不足是试件刚度在试验历程中会随着裂纹的扩展而变化,导致系统固有频率和振动载荷随着变化。为了实现工作载荷的精确制约,必须建立被控对象精确的力学模型,浅析系统动态特性并在此基础上对工作载荷的制约对策进行深入探讨,本论文的主要探讨工作如下:1、建立了谐振式材料疲劳试验机双自由度线性时变模型,得出了试件的固有频率随时问的变化规律,浅析了材料疲劳试验系统的动态特性。2、针对材料疲劳试验系统模型的复杂性和快速跟踪、高精度制约响应的要求,根据PID制约和模糊制约论述,设计了自适应模糊PID制约器,并进行了Matlab仿真浅析。3、提出了高频疲劳试验系统上位机和现场制约器之间的串口通信协议,制定了高频疲劳试验机动载制约系统的实现流程,完成了振动载荷制约系统设计。4、完成了材料疲劳裂纹扩展实验、基于PID和自适应模糊PID系统振动载荷制约实验,并对实验得到的数据和运转结果进行了比较浅析。本论文对材料疲劳试验机动态特性的浅析探讨,为系统工作载荷的恒幅制约提供了论述基础,据此论述基础设计的动载制约系统在制约性能上有了很大的提升,对疲劳试验技术的进展具有重要作用和运用价值。关键词:疲劳试验机论文动态特性论文PID制约论文模糊制约论文自适应模糊制约论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-11

    第1章 绪论11-22

    1.1 课题来源11

    1.2 课题探讨的背景和作用11-15

    1.3 材料疲劳试验系统原理15-17

    1.4 国内外探讨近况17-20

    1.4.1 国内外高频疲劳试验机进展17-19

    1.4.2 线性时变系统制约技术19-20

    1.5 本论文主要探讨内容及章节安排20-21

    1.6 本章小结21-22

    第2章 谐振式材料疲劳试验系统的浅析探讨22-39

    2.1 引言22

    2.2 电磁激振系统浅析22-24

    2.2.1 电磁激振器的工作原理22-23

    2.2.2 电磁铁的数学模型23

    2.2.3 电磁力计算23-24

    2.3 材料疲劳试验系统模型24-35

    2.3.1 材料疲劳试验系统振动微分方程的建立24-27

    2.3.2 试件裂纹随时间的变化27

    2.3.3 试件刚度浅析27-30

    2.3.4 主振弹簧和激振弹簧刚度浅析30-31

    2.3.5 被控对象传递函数的建立31-32

    2.3.6 系统固有频率计算32-35

    2.4 材料疲劳试验系统稳定性及动态特性浅析35-38

    2.4.1 稳定性浅析35

    2.4.2 动态特性浅析35-38

    2.5 本章小结38-39

    第3章 谐振式材料疲劳试验系统振动幅值自适应模糊制约技术39-63

    3.1 引言39

    3.2 PID制约的基本原理39-41

    3.2.1 PID制约器参数整定41

    3.3 模糊制约技术41-48

    3.3.1 模糊制约系统的组成42-43

    3.3.2 模糊制约系统的基本工作原理43-44

    3.3.3 模糊制约器的设计44-48

    3.4 自适应模糊PID制约48-53

    3.4.1 自适应模糊制约器基本特性48-49

    3.4.2 疲劳试验系统振动幅值自适应模糊PID制约器设计49-53

    3.5 制约算法仿真比较浅析53-62

    3.5.1 常规PID制约仿真53-58

    3.5.2 自适应模糊PID制约仿真58-62

    3.6 本章小结62-63

    第4章 谐振式材料疲劳试验振动载荷制约系统设计实现63-75

    4.1 引言63

    4.2 制约系统总体设计63-64

    4.3 硬件规划64-65

    4.4 软件设计65-74

    4.4.1 串口通信设计65-69

    4.4.2 数据处理程序设计69-72

    4.4.3 制约软件设计72-74

    4.5 本章小结74-75

    第5章 实验探讨75-88

    5.1 实验目的及内容75

    5.2 实验平台介绍75-76

    5.3 疲劳裂纹扩展实验76-80

    5.3.1 实验目的及内容76-77

    5.3.2 实验步骤77-78

    5.3.3 实验的数据与结果浅析78-80

    5.4 振动载荷闭环制约实验80-85

    5.4.1 制约系统实现程序流程81-82

    5.4.2 制约系统程序主界面82-83

    5.4.3 实验运转及结果浅析83-85

    5.5 系统正弦激励下的开环特性实验85-87

    5.5.1 开环特性实验程序流程85-86

    5.5.2 实验运转及结果浅析86-87

    5.6 本章小结87-88

    第6章 总结与展望88-90

    6.1 总结88

    6.2 展望88-90

    附录A90-94

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