需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 目錄 1. 緒論 . 1 題的依據(jù)及意義 . 3 內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 . 3 2 . 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 4 片機(jī)的選用及功能介紹 . 5 外存儲器功能簡介 . 5 示與鍵盤部分設(shè)計(jì) . 7 流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) . 9 流異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理 . 9 . 10 頻與變壓 . 12 動機(jī)與單片機(jī)的接口 . 14 移和轉(zhuǎn)速檢測部分的設(shè)計(jì) . 16 移檢測傳感器和轉(zhuǎn)速檢測傳感器的選用 . 16 柵位移和轉(zhuǎn)速傳感器與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) . 16 3 機(jī)械結(jié)構(gòu)與液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 20 . 21 . 21 壓缸零部件分析 . 24 . 26 動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算 . 27 動機(jī)的選擇 . 27 . 30 的選擇與校核 . 32 帶的選擇 . 33 壓系統(tǒng)分析 . 36 . 36 壓泵與電動機(jī)的選擇 . 37 結(jié)論 . 39 參考文獻(xiàn) . 40 致謝 . 41 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 1. 緒論 題的依據(jù)及意義 隨著飛機(jī)和導(dǎo)彈的快速發(fā)展，要求其具有更高的性能和穩(wěn)定性 ,這就要我們通過對他們的性能參數(shù)進(jìn)行測量評估進(jìn)而進(jìn)行改進(jìn)，但一架真正的飛機(jī)或一枚導(dǎo)彈的成本太高 ,我們不可能也沒有必要用一架真正的飛機(jī)或?qū)梺磉M(jìn)行實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù) ,這就要求我們采用一些比較合理的實(shí)驗(yàn)裝置來實(shí)現(xiàn)飛機(jī)或?qū)椀娘w行狀態(tài)，這樣飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺得以發(fā)展。該轉(zhuǎn)臺可以將重物放在其上面也可以用來對飛行員進(jìn)行培訓(xùn)，因?yàn)樗梢阅M飛機(jī)在空中飛行的各種姿態(tài)。該裝置的出現(xiàn)既達(dá)到了對飛機(jī)或?qū)椥阅軈?shù)的采集，進(jìn)而改進(jìn)，在成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一架飛機(jī)或 導(dǎo)彈的價(jià)格，對飛機(jī)和導(dǎo)彈的發(fā)展具有不可估量的價(jià)值。 內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 目前 ,大部分飛行模擬轉(zhuǎn)臺采用串聯(lián)式機(jī)構(gòu) ,而本設(shè)計(jì)則采用并聯(lián)式機(jī)械機(jī)構(gòu)來需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 實(shí)現(xiàn)的。采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)其承載能力大 ,機(jī)構(gòu)簡單。本機(jī)構(gòu)由上下兩個(gè)工作平臺 ,下平臺固定在地面上 ,上平臺用來放待實(shí)驗(yàn)的物品 ,在上下平臺之間采用三個(gè)液壓缸連接 ,通過液壓缸上聲高度的不同 ,來實(shí)現(xiàn)上平臺的傾斜 ,而上平臺可由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)從而達(dá)到模擬飛機(jī)在飛行過程中的各種狀態(tài)。 飛行模擬器研制及應(yīng)用被認(rèn)為是飛行模擬技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)性工程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一直受到世界各國尤其是發(fā) 達(dá)國家的高度重視。美國是世界上最早開展飛行模擬器研究和應(yīng)用的國家，在技術(shù)和數(shù)量上一直居領(lǐng)先地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國的飛行模擬器研制和采辦費(fèi)用每年增長一倍，僅 1995 年 2000 年的費(fèi)用就高達(dá) 36 億美元。俄羅斯同樣是世界上的飛行模擬大國和強(qiáng)國，他們的所有飛機(jī)都配備有相應(yīng)的飛行模擬器，僅空中飛行模擬器就有 20 余種，其中包括先進(jìn)的空地綜合飛行模擬系統(tǒng)。值得提出的是，俄羅斯在飛行模擬器的基礎(chǔ)理論研究，特別是人 、德、法等國的飛行模擬器研制及應(yīng)用也始終處于世界先進(jìn)行列。 我國在飛行模擬器研制及應(yīng)用方面雖然起步比美、俄、英法等國較晚，但仍是世界上發(fā)展飛行模擬器較早的國家。于 20世紀(jì) 60 年代開始使用射擊練習(xí)器和儀表飛行練習(xí)器，并建立了研究用飛機(jī)控制系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺、航空發(fā)動機(jī)模擬試驗(yàn)臺。 20 世紀(jì) 80年代發(fā)展更快，先后研制成功了一系列研制用飛行模擬器和工程用飛行模擬器，并普及設(shè)計(jì)、制造和使用了各個(gè)機(jī)種的飛行模擬訓(xùn)練器。出此，我國還是世界上少數(shù)能夠設(shè)計(jì)和建造空中飛行模擬器的國家之一，所以可堪稱為“飛行模擬器大國”。 2 . 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺的控制系統(tǒng)可以是微機(jī) 、單片機(jī)、可編程控制器等，考慮到本次設(shè)計(jì)的飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺僅有 3個(gè)液壓缸和一個(gè)電動機(jī)，控制器需要進(jìn)行的運(yùn)算量不大，而且本系統(tǒng)提供的功能并不復(fù)雜，單片機(jī) 以從節(jié)省成本的角度出發(fā)選擇了單片機(jī)控制系統(tǒng)。 將本次單片機(jī)的控制系統(tǒng)劃分為以下幾個(gè)模塊： 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 2片機(jī)模塊圖 片機(jī)的選用及功能介紹 980 年推出的 8位單片微型計(jì)算機(jī)。其典型產(chǎn)品有 8031、 8051 和 8751三種機(jī)型，除片內(nèi)程 序存儲器的容量不同外，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳完全相同。在此我們選用了較為常用的 8051 芯片。示： 列單片機(jī)由微處理器、存儲器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行和并行的 I/斷系統(tǒng)合振蕩器構(gòu)成。 8051的 根引腳采用分時(shí)復(fù)用的方法作低 8位地址線與雙向 8位數(shù)據(jù)線； 5 根引腳在訪問片外存儲器或擴(kuò)展 I/O 接口時(shí)，提供高位地址； 4根引腳接 2片 74碼器，產(chǎn)生片選信號；引腳 48155、 8279 和 使能端； 68 外存儲器功能簡介 片外存儲器擴(kuò)展包括程序存儲器（ 展和數(shù)據(jù)存儲器（ 展。 4中 8051、 8071片內(nèi)有 48031片內(nèi)無程序存儲器。當(dāng)采用 8051、 8071型單片機(jī)而程序超過 4采用 8031單片機(jī)時(shí)，就需對程序存儲器進(jìn)行外部擴(kuò)展。 外部程序存儲器的擴(kuò)展原理如圖 22 顯示部分 逆變電路 單 片 機(jī) 位移和轉(zhuǎn)速檢測電路 片外存儲器 鍵盤部分 光電隔離 驅(qū)動電路 電動機(jī) 指令 E 2 口 數(shù)據(jù)輸出 鎖存器 數(shù)據(jù)輸入 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 2部程序存儲器擴(kuò)展原理圖 外部程序存儲器可選用 外線擦除電可編程只讀存儲器 型產(chǎn)品有 司的系列芯片 2716（ 2 ） 、2732A（ 4 、 2764A（ 8 、 27128A（ 16 、 27256（ 32 ） 和27512（ 64 等 ， 在這些芯片上均設(shè)有一個(gè)玻璃口 ， 在紫外線下照射 20分鐘左右 ， 存儲中的各位信息 均變?yōu)?1。以后通過編程器可將這些程序固化到這些芯片中。 如在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)，僅靠內(nèi)部的 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此必須擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器。常用的數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài) 下為靜態(tài) 2 圖 2部數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展原理圖 6264 是 8的靜態(tài)隨機(jī)存儲芯片，采用 藝制造，單一 +5V 供電，額定功率 200型存儲時(shí)間 200 28線雙列直插式封裝。 6264的 3條地址線與鎖存器的輸出及 對應(yīng)線相連， 6264 的 條數(shù)據(jù)線與 8031的 6264 的 8031的 應(yīng)， 8 按照這種片選方式， 6264 的 8址范圍不唯一， 6000H 7一種地址范圍。當(dāng) 向該片 6000用如下指令： E 2 口 鎖存器 譯 碼 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 A， #6000H A 從 7用如下指令： #7A， 面討論的是 8031 擴(kuò)展一片 方法。在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要擴(kuò)展多片 次設(shè)計(jì)要擴(kuò)展 8 3片。當(dāng)， A+應(yīng)能選擇其中一片的一個(gè)存儲單元，即 8 片 2764 不應(yīng)該同時(shí)被選中，這就是所謂的片選。我們采用了地址法譯碼，譯碼芯片為 2片 74共可提供 16個(gè)片選信號。 示與鍵盤部分設(shè)計(jì) 顯示設(shè)備有 們選用的是功能簡單的 條發(fā)光二極管組成顯示字段，有的還帶有小數(shù)點(diǎn) 7段發(fā)光二極管陰極連在一起，稱為共陰接法，當(dāng)某個(gè)字段的陽極為高電平時(shí)，對應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。 。 8155芯片 內(nèi)具有 256個(gè)字節(jié)的 個(gè) 8位、一個(gè) 6位的可編程 I/ 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的芯片。 8 8155可以和 8155的 各端口地址如下： 000H 00令口： 0200H 0201H 0202H 0203H 定時(shí)器低位： 0204H 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 定時(shí)器高位： 0205H 設(shè) 8051個(gè)顯示緩沖單元 79H 7別存放 6位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。8155的 8155 的 每一位顯示出一個(gè)字符，其余位為暗，依次改變 口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)， 6位顯示器就顯示出緩沖器的顯示字符。程序清單如下： #79H ；顯示緩沖區(qū)首址送 #01H ；使顯示器最右邊位亮 A， #0101H ；掃描值送入 A ；指向 A， ；取顯示數(shù)據(jù) A， #12H ；加上偏移量 A， A+ ；取出字形 A ；送出顯示 ；延時(shí) ； 緩沖區(qū)地址加 1 A， ； ；掃到第 6個(gè)顯示位了嗎？ A ；沒有， 描下一個(gè)顯示位 A 06H， 5466H， 6 ；顯示段碼表 07H， 7677H， 7 9H， 579H， 71H， 73H， 3 1H， 61H， 123H， 40H， 03H 8H， 00H， 00H， 00H #02H ；延時(shí)子程序 #0要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 盤共設(shè)有 32個(gè)鍵，由 4條行線 8條列線組成開關(guān)矩陣。對于開關(guān)矩陣的接法大多數(shù)單片機(jī)的入門教科書上大多是采用 8155 作為鍵盤 I/ 8155芯 片不具備中斷請求輸出端，于是不得不采用鍵盤掃描程序不斷的檢測是否有按鍵被使用，這樣就給單片機(jī)造成了很大的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，運(yùn)算量較大時(shí)有可能造成系統(tǒng)無法響應(yīng)，所以我們在這里選用了專門用于鍵盤連接的 8279芯片。 8279采用單一 5V 電源供電， 40腳封裝。 流異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 交流異步電動機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價(jià)格便宜、維護(hù)方便的特點(diǎn)，在生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。與其他種類電動機(jī)相比，交流異步電動機(jī)的市場占有量始終第一位。 然而，長期以來，交流異步電動機(jī)的調(diào)速始終是一個(gè)不好解決的難 題。直到 20世紀(jì) 70年代，由于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生，以及近 20年來新型快速的電力電子原件的出現(xiàn)，才使得交流異步電動機(jī)調(diào)速成為可能，并得到迅速的普及。 9目前，交流異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已廣泛用于數(shù)控機(jī)床、風(fēng)機(jī)、泵類、傳帶機(jī)、給料系統(tǒng)、空調(diào)器等設(shè)備的動力源或運(yùn)動源，并起到節(jié)約電能、提高設(shè)備自動化、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的良好效果。因此，交流異步電動機(jī)調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代自動控制專業(yè)技術(shù)人員必須要掌握的知識。現(xiàn)代流行的交流異步電動機(jī)調(diào)速控制方法是變頻變壓法（ 這種調(diào)速方法的原理比較簡單，而且有 20 多年比較成熟的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)， 因此應(yīng)用得較多，市場上也有較多的相關(guān)產(chǎn)品。 流異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理 根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可由式 (2示： s)-1(p (29 式中 : 由上式可知，影響電動機(jī)轉(zhuǎn)速的因素有：電動機(jī)的磁極對數(shù) p、轉(zhuǎn)差率 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 頻率 f。其中，改變電源頻率來實(shí)現(xiàn)交流異步電動機(jī)調(diào)速的方法效 果最理想，這就是所謂變頻調(diào)速。 電路和逆變電路工作原理 變頻調(diào)速實(shí)質(zhì)上是向交流異步電動機(jī)提供一個(gè)頻率可控的電源。能實(shí)現(xiàn)這一功能的裝置稱為變頻器。變頻器由兩部分組成：主電路和控制電路，其中主電路通常采用交 交方式，即先將交流電轉(zhuǎn)變成直流電（整流、濾波），再將直流電轉(zhuǎn)變成頻率可調(diào)的矩形波交流電（逆變）。圖 2是主電路的原理圖，它是變頻器常用的最基本的格式。 圖 2壓型交 交變頻調(diào)速主電路 （ 1） 主電路中各元件的功能如下。 交 整流管 三相交流電進(jìn)行全波整流。整流后的直流電壓 U=x 380V = 513V2 濾波電容 在負(fù)載變化時(shí)保持電壓平穩(wěn)。 當(dāng)變頻器通電時(shí)，瞬時(shí)沖擊電流較大，為了保護(hù)電路元件，加限流電阻 時(shí)一段時(shí)間后，通過控制電路使開關(guān) 限流電阻短路。 電源指示燈 可以在電源斷開時(shí)，作為濾波電容 波電容 以放電的時(shí)間較長（數(shù)分鐘），幾百伏的高電壓會威脅人員安全，因此，在維修時(shí)要等指示燈熄滅后進(jìn)行。 動機(jī)在制動過程中處于發(fā)電狀態(tài)，由于電路是處在斷開情況下，增加的電能無處釋放，使電路電壓不斷升高，將會損壞電路元件。所以，應(yīng)給一個(gè)放電通路，使這部分再生電流耗在電阻 動時(shí)，通過控制電路使開關(guān)管 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 形成放電通路。 直 2 逆變開關(guān)管 成三相逆變橋，將直流電逆變成頻率可調(diào)的矩形波交流電。逆變管可以選擇絕緣柵雙極晶體管 率效應(yīng)管 續(xù)流二極管 作用是：當(dāng)逆變開關(guān)管由導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂箷r(shí)，雖然電壓突變將為 0，但由于電動機(jī)線圈的電感作用 ，儲存在線圈中的電能開始釋放，續(xù)流二級管提供通道，維持電流繼續(xù)在線圈中流動。另外，當(dāng)電動機(jī)制動時(shí)，續(xù)流二級管為再生電流提供通道，使其回流到直流電源。 電阻 容 極管 成緩沖電路，來保護(hù)逆變開關(guān)管。由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時(shí)，要受集電極電流 圖所示，因此要通過緩沖電路進(jìn)行緩解。當(dāng)逆變開關(guān)管關(guān)斷時(shí)， 速升高，高增長率的電壓對逆變開關(guān)管造成危害，所以通過在逆變開關(guān)管兩端并聯(lián)電容（ 減少電壓增長率；當(dāng)逆變開 關(guān)管開通時(shí)， 聯(lián)在逆變開光管兩端的電容（ 于電壓降低，將通過逆變開關(guān)管放電，這將加速電流 成逆變開光管的損壞。所以增加電阻（ 6），限制電容的放電電流?？墒钱?dāng)逆變開光管關(guān)斷時(shí)，該電阻又會阻止電容的充電。為了解決這個(gè)矛盾，在電子兩端并聯(lián)二極管（ 使電容在充電時(shí)，避開電阻，通過二極管充電，在放電時(shí)，通過電子放電，實(shí)現(xiàn)緩沖功能。 （ 2） 三相逆變橋的工作原理 三相逆變橋的電路簡圖如圖 2a） 9所示，圖中 R、 Y、 。圖2b） 9是各逆變管導(dǎo)通的時(shí)序，其中深色部分表示逆變導(dǎo)管。圖 2b）可以看出，每一時(shí)刻總能有 3只逆變管導(dǎo)通，另 3只逆變管關(guān)斷；并且 4、 5、6每對逆變管不能同時(shí)導(dǎo)通。 在 只逆變管導(dǎo)通，電機(jī)線圈電流的方向是從 和從 （設(shè)從 、從 、從 為正方向），得到線電壓為 在 只逆變管導(dǎo)通，電機(jī)線圈電流的方向是從 和從 ，得到的線電壓為 在 只逆變管導(dǎo)通，電機(jī)線圈電流的方向是從 和從 ，得到的線電壓為 在 只逆變管導(dǎo)通，電機(jī)線圈電流的方向是從 和從 ，得到的線電壓為 9 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 2路簡圖和逆變管通斷時(shí)序 在 只逆變管導(dǎo)通，電機(jī)線圈電流的方向是從 和從 ，得到的線電壓為 在 只逆變管導(dǎo)通，電機(jī)線圈電流的方向是從 和從 ，得到的線電壓為 線電壓 。從圖中可以看出，三者之間互差 120，它們的幅值是 U。 圖 2變輸出線電壓波形 因此，只要按圖的規(guī)律控制 6只逆變管的導(dǎo)通和關(guān)斷，就可以把直流電逆變成矩形波三相交流電；而絕、形波三相交流電的頻率可在逆變是受到控制。 然而，矩形波不是正弦波，含有許多高次諧波成分，將使交流異步電動機(jī)產(chǎn)生發(fā)熱、力矩下降、振動噪聲等不利結(jié)果。為了使輸出的波形接近正弦波，可采用正弦脈寬調(diào)制波。 頻與變壓 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 由前面的敘述可知改變電源頻率可達(dá)到改變 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，但實(shí)際上當(dāng)交流異步電動機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，必定會造成通過電動機(jī)鐵芯的磁通量的改變。由于電動機(jī)的磁通容量與電動機(jī)的鐵芯大小有關(guān)，通常在設(shè)計(jì)時(shí)與達(dá)到最大容量，因此，當(dāng)磁通量增加時(shí)，將產(chǎn)生磁飽和，造成實(shí)際磁通量增加不上去，產(chǎn)生電流波形畸變，削弱電磁力矩，影響機(jī)械特性。 為了解決機(jī)械特性下降的問題，一種解決方案是設(shè)法維持磁通量恒定不變，即設(shè)法使 E / f = = 常數(shù) 這就要求，當(dāng)電動機(jī)改變電源頻率 E 與應(yīng)該作相應(yīng)的變化，來維持它們的比值不變。由于阻抗上產(chǎn)生的壓降相對于加在繞組端的電源 電壓 略去。則： U E 這就說明可以通過調(diào)節(jié)電壓 U，使其跟隨頻率 而調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 怎樣實(shí)現(xiàn)變頻的同時(shí)也變壓？我們采用的方法是脈寬調(diào)制（ 將圖 3圖 20所示。 圖 2如圖 2個(gè)脈沖的寬度為 鄰脈沖的間隔為 t1+z(脈沖周期 )。則等寬脈沖的占空比為 = t1+ 調(diào)節(jié)占空比，就可以調(diào)節(jié)輸出的平均電壓；調(diào) 節(jié) ，就可以改變電源頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。通過控制電路，可以容易的實(shí)現(xiàn)對脈沖波的占空比和 10 但是，雖然實(shí)現(xiàn)了變頻與變壓，可是逆變電路輸出的電壓波形仍然是一組矩形波，而不是正弦波，仍然存在許多高次諧波的成分，因此還要進(jìn)行改變。 一種方法是將等寬的脈沖波變成寬度漸變的脈沖波，其寬度變化規(guī)律應(yīng)符合正弦波的變化規(guī)律，如圖所示。我們把這樣的波稱為正弦脈寬調(diào)制波，簡稱 。 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 波大大地減少了諧波成分，可以得到基本滿意的效果。 產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制波 一組等腰三角形波與一個(gè)正弦波進(jìn)行比較，如圖所示，其相等的時(shí)刻（即交點(diǎn)）作為開關(guān)管“開”或“關(guān)”的時(shí)刻。 圖 2將這組等腰三角形波稱為載波，而正弦波則稱為調(diào)制波。正弦波的頻率和扶植時(shí)刻控制的，如圖 21所示，改變正弦波的頻率，就可以改變輸出電源的頻率，從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；改變正弦波的幅值，也就改變了正弦波與載波的交點(diǎn)，使輸出脈沖系列的寬度發(fā)生變化，從而改變了輸出電壓。 11 動機(jī)與單片機(jī)的接口 在調(diào)制波的頻率、幅值和載波的頻率這 3項(xiàng)參數(shù)中，不論哪一項(xiàng)發(fā)生 變化時(shí)，都使得載波與調(diào)制波的交點(diǎn)發(fā)生變化。因此，在每一次調(diào)整時(shí)，都要重新計(jì)算交點(diǎn)的坐標(biāo)。顯然，單片機(jī)的計(jì)算能力和速度不足以勝任這項(xiàng)任務(wù)。過去通常的作法是：對計(jì)算做一些簡化，并事先計(jì)算出交點(diǎn)坐標(biāo)，將其制成表格，使用時(shí)進(jìn)行查表調(diào)用。但即使這樣，單片機(jī)的負(fù)擔(dān)也很重。 為了使單片機(jī)從這一沉重的負(fù)擔(dān)中解脫出來，近些年來，一些廠商推出了專用于生成三相或單項(xiàng) 控制信號的大規(guī)模集成電路芯片，如 用這樣的集成電路芯片，可以大大地減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，使單片機(jī)可以空出大量的時(shí) 間用于檢測和監(jiān)控。在本次設(shè)計(jì)中，我們采用的便是 相 司推出的一種專用于三相 要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 它既可以單獨(dú)使用，也可以與大多數(shù)型號的單片機(jī)接口。該芯片的主要特點(diǎn)為：全數(shù)字控制；兼容 出調(diào)制波頻率范圍 0 46位調(diào)速分辨率；載波頻率最高可達(dá) 24部 種可選波形；可選最小脈寬和延遲時(shí)間（死區(qū)）；可單獨(dú)調(diào)整各相輸出以適應(yīng)不平衡負(fù)載；看門狗定時(shí)器。 8腳的 自單片機(jī)的數(shù)據(jù)通過總線控制和譯碼進(jìn)入初始化寄存器或控制寄存器。它們對相控邏輯電路進(jìn)行控制。外部時(shí)鐘輸入經(jīng)分頻器分成設(shè)定的頻率，并生成三角形載波，三角載波與所選定的片內(nèi) 的調(diào)制波形進(jìn)行比較，自動生成 過脈沖刪除電路，刪去比較窄的脈沖（如圖所示），因?yàn)檫@樣的脈沖不起任何作用，只會增加開關(guān)管的損耗。通過脈沖延遲電路生成死區(qū)，保證任何橋臂上的兩個(gè)開關(guān)管不會在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間短路?？撮T狗定時(shí)器用來防止程序跑飛，當(dāng)時(shí)間條件滿足時(shí)快速封鎖輸出。 片內(nèi) 種可供選擇的波形 ，它們是純正弦波、增強(qiáng)型波形和高效波形。如圖所示。每一種波形各 1536個(gè)采樣值。增強(qiáng)型波形又稱三次諧波，它可以使輸出提高 20%，三相諧波互相抵消，防止電動機(jī)發(fā)熱。高效型波形又稱帶死區(qū)的三次諧波，它是進(jìn)一步優(yōu)化的三次諧波，可以減小逆變開關(guān)管的損耗，提高功率利用率。 寄存器列陣包含 8個(gè) 8位寄存器 14、 中 來暫存來自單片機(jī)的數(shù)據(jù) ,這些數(shù)據(jù)可能是初始化數(shù)據(jù) ,或者是控制數(shù)據(jù)；而 理上不存在。當(dāng)向 際是將 8位數(shù)據(jù)送入 初始化寄存器。當(dāng)向 將 8 位數(shù)據(jù)送入控制寄存器。 次我們選用的是 司的8051單片機(jī)。 8051的地址與數(shù)據(jù)總線，因此， 過 8051 的 供 8位數(shù)據(jù)和低 8位地址，051 的低 8位地址，從而將 輸入的地址與數(shù)據(jù)分開。 地址鎖存器由 8051 的 時(shí)，連接的控制信號還有讀、 寫信號 R。 4控制信號8 個(gè)寄存器的地址為 ,寄存器 0000H 0005H;虛擬寄存器 15的地址 :00000 051的 單片機(jī)能夠在異常情況下封鎖 051的 測量調(diào)制波的頻率，用于顯示。 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 的 光二極管燈亮報(bào)警。個(gè)輸出引腳 驅(qū)動逆變橋的 6只開關(guān)管。 移和轉(zhuǎn)速檢測部分的設(shè)計(jì) 移檢測傳感器和轉(zhuǎn)速檢測傳感器的選用 由于轉(zhuǎn)臺控制量的要求精度較高，必須采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，又由設(shè)計(jì)要求可知所設(shè)計(jì)的液壓飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺統(tǒng)必須具備位置檢測功能。所以必須通過高精度的位移傳感器對位移量進(jìn)行檢測和絕對式編碼器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，反饋給單片機(jī)，通過單片機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理的結(jié)果作為控制量對電動機(jī)進(jìn) 行控制，從而實(shí)現(xiàn)對各個(gè)液壓缸升降速度的精確和工作臺轉(zhuǎn)速的控制，也就是對位移量的精確控制。在此我們選用光柵位移檢測傳感器。原因有如下幾點(diǎn)： （ 1）輸出數(shù)字信號。光柵傳感器輸出的是數(shù)字信號，這使得它易于與數(shù)字電路，特別是單片機(jī)接口。這樣就省去了模 化了電路。 （ 2）高精度。由于在某些使用場合下對轉(zhuǎn)臺的工作精度要求較高，所以應(yīng)選用具有較高精度的位移檢測傳感器。而光柵尺完全符合這種需求，由于精密的光刻技術(shù)和電子細(xì)分技術(shù)，以及莫爾條紋所具有的對局部誤差的消除作用，光柵傳感器可以得到很高的測量精度。目前 ，用于長度測量的光柵，其測量誤差可控制在 度為 3 m/1500辨率可做到 m，允許計(jì)數(shù)速度為 200mm/s。 （ 3）具備大量程。這次我們設(shè)計(jì)的同步頂升系統(tǒng)，其每個(gè)液壓缸的最大行程為400以需要傳感器具有較大的量程。但是一般的大量程的傳感器其分辨率都不高，但光柵尺卻可以很好的克服這個(gè)缺點(diǎn)。 （ 4）性價(jià)比高。在測量精度方面，光柵傳感器和絕對式編碼器僅次于激光測量，而成本卻低的多。 10 但是由于光柵傳感器的光柵片一般是用玻璃制作的，而且移動光柵片與固定 光柵片之間的間隙很小，因此對環(huán)境條件如濕度、溫度、振動、沖擊等較為敏感。環(huán)境的變化會影響光柵傳感器的性能和可靠性。所以設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)時(shí)我們將光柵尺密封在活塞內(nèi)腔中，但不與活塞一起上下運(yùn)動，活塞升降時(shí)應(yīng)盡量避免油液滲透進(jìn)內(nèi)腔污染光柵尺和電子原件。千斤頂?shù)牡鬃赏ㄟ^螺釘與固定支架相連，可提高千斤頂?shù)姆€(wěn)定性，減少振動，亦可保護(hù)光柵傳感器。 柵位移和轉(zhuǎn)速傳感器與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 單片機(jī)與光柵傳感器的接口電路如圖 2有 3個(gè)部分組成，包括光柵信號檢測電路、辨向電路、位置計(jì)數(shù)電路。 光柵信號檢測 電路由光敏三極管和兩個(gè)比較器 自光柵的莫爾條紋照到光敏三極管 們所輸出的電信號加到兩個(gè)比較器的鎮(zhèn)輸入端上，而在這 2個(gè)比較器的負(fù)輸入端分別由 2個(gè) 個(gè) 參考電壓應(yīng)使光柵輸出的 電平寬度一樣（即整形）。從 a、 到辨向電路中去，辨向電路是由與門 或門 4位寄存器 95組成。 95的數(shù)據(jù)輸入端 a， b，接收脈沖由單片機(jī)的 0端提供。 因此，當(dāng) 95的接收脈沖端 1和 1、 當(dāng)莫爾條紋上移時(shí)，電偏平變化序列為 00011110；但當(dāng)莫爾條紋下移時(shí)，電平變化序列為 00101101。在考慮的現(xiàn)新行狀態(tài)和上次狀態(tài)時(shí)，則有邏輯信號如表所列。從表中可以看出，但把上次與本次的狀態(tài)組合成一個(gè)數(shù)碼時(shí)，對于莫爾條紋上移的情況，兩端的位總是不等，中間兩位總是相等，對于莫爾條紋下移的情況，兩端的位總是相等，中間兩位總是不等。利用這種明顯相反的特點(diǎn)，通過邏輯電平辨別光柵移動方向。 因此，在 4位寄 存器 95中，把 2輸入端，把 3輸入端，其意義也就是 a、 a、 樣在 95中就形成了表 30中所列的代碼。 從單片機(jī)送來的脈沖信號是 95接收數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信號，這個(gè)時(shí)鐘信號的頻率較高，但這個(gè)信號從 95的 輸入時(shí)，就產(chǎn)生了這種情況：只有當(dāng)現(xiàn)行的 會產(chǎn)生表所列的編碼；如果 95中的 1如， 1，而且不變，則接收數(shù)據(jù)信號從 入時(shí)， 95接收的結(jié)果為 0101,當(dāng) 0時(shí)，在 95接收后為 0000。這些情況有利于判別 明顯，有如下結(jié)論： 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 （ 1）當(dāng) 95的 1同。所以，只有當(dāng) 等時(shí)， 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 等時(shí)， （ 2）當(dāng) 95的 1次的數(shù)據(jù)， 中有， 爾條紋下移； 同， 爾條紋上移。 為了實(shí)現(xiàn)上面 2點(diǎn) 結(jié)論，在圖中采用了 時(shí)，由于 變，則有者 相同。當(dāng) 輸出 1，同時(shí) 輸出 1，這樣， 。所以 ，它們都不會產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號。當(dāng) ,故 ,使 定輸出 0，也不會產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號。 在 莫爾條紋上移 時(shí)，則必有 同。這時(shí)， ， 出 1,使 。因此 ,出的上升沿使 4位加 /減同步計(jì)數(shù)器 193進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。 當(dāng)莫爾條紋下移時(shí)，必有 同。這時(shí) ， 出 0，使。因此， ， 。 位加 /減同步計(jì)數(shù)器 193進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。 位置計(jì)數(shù)電路由 2片 93串聯(lián)組成，形成 8 位計(jì)數(shù)器。 193是 4位加 /減計(jì)數(shù)器，加法計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)信號由 位信號從 法計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì) 數(shù)信號由 位信號從 193可以預(yù)置數(shù)據(jù)，預(yù)置數(shù)據(jù)從 收預(yù)置數(shù)據(jù)的脈沖信號從 時(shí)， 193接收 端， 時(shí) 193清 0。在預(yù)置和計(jì)數(shù)時(shí)，要求 。 在圖 32個(gè) 193的 過電阻 5V，并經(jīng)電容 以，愛接通電源的瞬間有 ， ，使 193 接收 193清 0。然后， 193的內(nèi)容由 片機(jī)通過 位數(shù)據(jù) ，從而得到光柵的現(xiàn)行位置。 3 機(jī)械結(jié)構(gòu)與液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該液壓飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺由升降系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成，可以通過升降系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)上工作平臺的傾斜角度、通過傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)上工作平臺的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到模擬飛機(jī)或?qū)椩诳罩酗w行時(shí)的各種姿態(tài)，而控制系統(tǒng)則用來控制升降系統(tǒng)中各個(gè)液壓缸上升的高度和傳動系統(tǒng)中的電動機(jī)的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到工作平臺要求的工需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 作角度和旋轉(zhuǎn)速度。升降系統(tǒng)有液壓式、氣電式、氣壓式、汽液兩用式等，考慮到成本、實(shí)用性、使用舒適度等因素，我們最終選用了技術(shù)比較成熟的液壓系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)有齒輪傳動 、蝸輪蝸桿傳動、螺紋傳動、帶輪傳動，考慮到有沖擊則采用帶輪傳動，同時(shí)采用離合器從而減少對電動機(jī)的慣性沖擊。 控制系統(tǒng)可以是微機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器等，考慮到本次設(shè)計(jì)的飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺僅有 3個(gè)液壓缸和一個(gè)電動機(jī)，控制器需要進(jìn)行的運(yùn)算量不大，而且本系統(tǒng)提供的功能并不復(fù)雜，單片機(jī) 以從節(jié)省成本的角度出發(fā)選擇了單片機(jī)控制系統(tǒng)。 該液壓飛行模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)臺機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖 3示。 升降系統(tǒng)有液壓式、氣電式、汽液兩用式等，考慮到成本、實(shí)用性、使用舒適度等因素，我們最終選用了技術(shù)比較 成熟的液壓系統(tǒng)。該升降系統(tǒng)由三個(gè)液壓缸組成。 我們所設(shè)計(jì)的 液壓飛行模擬轉(zhuǎn)臺 的主要參數(shù)是總高約 1500大行程為400大載荷為 1t。因 液壓飛行模擬轉(zhuǎn)臺 載荷較大，位置精度要求較高，故上升速度不宜過大，最大上升速度應(yīng)控制在 50mm/內(nèi)。 壓缸結(jié)構(gòu) 由于液壓缸的外形尺寸較大，需承受的較大的沖擊載荷，所以初步擬定采用了法蘭型液壓缸的結(jié)構(gòu)原型，并在此基礎(chǔ)上針對液壓缸的使用特性進(jìn)行調(diào)整其總體結(jié)構(gòu)如圖 2示。 為了實(shí)現(xiàn)工作平臺的傾斜角度，液壓缸的工作臺與活塞桿應(yīng)采用轉(zhuǎn)動連接副相連。當(dāng)液 壓缸工作時(shí)，液壓缸的工作臺自由轉(zhuǎn)動，所以設(shè)計(jì)時(shí)將活塞桿頂部插入球頭，與工作臺形成轉(zhuǎn)動副。如圖 3示。球頭與活塞桿采用緊固螺釘固定。 由于光柵尺尺寸較長，只能將活塞和活塞桿做成中空狀來放置光柵傳感器。這樣活塞與活塞桿之間不宜采用螺母緊固，方便起見，我們將活塞和活塞桿合為一體，材料同為 45號鋼。工作時(shí)發(fā)光元件與光敏元件隨活塞作同步運(yùn)動，光柵尺下端固定在底蓋上不動，光源與光柵尺的相對位移量通過讀數(shù)頭轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳遞給單片機(jī)。