高精度仿真摇摆试验台角度测量系统
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摘要
仿真是一门综合性的技术,它以相似原理、控制理论、计算机与信息技术及其应用领域的专业知识为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用数学模型或部分实物对实际的或设想的系统进行动态试验研究。
本文介绍了一种基于摇摆试验台的高精度动态角度测量系统。摇摆试验台是集机械、电气、仪表技术、计算机技术于一体的大型高精度舰载武器试验系统,可模拟舰艇航行中纵摇、横摆两个自由度的摇摆运动状态。本文采用有限元方法分析了摇摆台的结构。摇摆台的动态角度测量系统软硬件结合,实时精确测量和输出台面摇摆角数据,为受试设备提供姿态角真值,为武器效能分析提供基础数据。
本文给出的角度测量系统采用高精度光电编码器作为核心部件,运用高级语言编写了人机接口程序,基于Driver Development Kits (DDK)开发了硬件设备驱动程序,以高频实时采集台面摇摆角数据。系统内嵌有数据库,存储采样数据,并以网络、并行及异步串行通讯方式将姿态角度数据以数字量形式输出。分析了角度测量系统的误差,并对测量精度进行了计算与标定。实验结果表明所设计的角度测量系统可满足摇摆试验台的实际需要。
Simulation is an integration technology which is based on the similarity principle, control theory, computer and information technology as well as professional knowledge in relevant application fields. It takes computer equipment and a variety of physical effects as tools, and uses mathematical model or some practicality to analyze the actual or envisaged systems.
A high-precision angle measurement system for a swing test bench is presented in this thesis. The swing test bed is a large high-precision weapon test system integrating mechanical, electrical, instrumental and computer technologies, and it could simulate the pitch and roll movements of warships. The structure of the swing test bench is analyzed using the finite element method. The pitch and roll angles of the swing bench can be obtained in real time by using the angle measurement system based on the designed software and hardware. The measured angles provide the basic information for the effectiveness analysis of the tested weapons.
High precision photoelectric encoders are adopted as the core component of the angle measurement system. High-level language is used to compile the human-machine interface programme, and drivers development kits (DDK) is taken as the tool to develop the hardware-driver programme. The high-frequency and real-time swing angles are measured, stored in data base and output in asynchronous serial communication and network communication ways. The errors of the angle measurement system are analyzed, and the measurement precision is calculated and calibrated. The experimental results show that the designed angle measurement system meets the requirement of swing test benches.
本文介绍了一种基于摇摆试验台的高精度动态角度测量系统。摇摆试验台是集机械、电气、仪表技术、计算机技术于一体的大型高精度舰载武器试验系统,可模拟舰艇航行中纵摇、横摆两个自由度的摇摆运动状态。本文采用有限元方法分析了摇摆台的结构。摇摆台的动态角度测量系统软硬件结合,实时精确测量和输出台面摇摆角数据,为受试设备提供姿态角真值,为武器效能分析提供基础数据。
本文给出的角度测量系统采用高精度光电编码器作为核心部件,运用高级语言编写了人机接口程序,基于Driver Development Kits (DDK)开发了硬件设备驱动程序,以高频实时采集台面摇摆角数据。系统内嵌有数据库,存储采样数据,并以网络、并行及异步串行通讯方式将姿态角度数据以数字量形式输出。分析了角度测量系统的误差,并对测量精度进行了计算与标定。实验结果表明所设计的角度测量系统可满足摇摆试验台的实际需要。
Simulation is an integration technology which is based on the similarity principle, control theory, computer and information technology as well as professional knowledge in relevant application fields. It takes computer equipment and a variety of physical effects as tools, and uses mathematical model or some practicality to analyze the actual or envisaged systems.
A high-precision angle measurement system for a swing test bench is presented in this thesis. The swing test bed is a large high-precision weapon test system integrating mechanical, electrical, instrumental and computer technologies, and it could simulate the pitch and roll movements of warships. The structure of the swing test bench is analyzed using the finite element method. The pitch and roll angles of the swing bench can be obtained in real time by using the angle measurement system based on the designed software and hardware. The measured angles provide the basic information for the effectiveness analysis of the tested weapons.
High precision photoelectric encoders are adopted as the core component of the angle measurement system. High-level language is used to compile the human-machine interface programme, and drivers development kits (DDK) is taken as the tool to develop the hardware-driver programme. The high-frequency and real-time swing angles are measured, stored in data base and output in asynchronous serial communication and network communication ways. The errors of the angle measurement system are analyzed, and the measurement precision is calculated and calibrated. The experimental results show that the designed angle measurement system meets the requirement of swing test benches.
引文
[1].易鹏,周红,系统仿真验证车辆结构设计,装备机械,2009-03-30
[2].王乐,柴油机双机并车系统的数学模拟和智能化研究,硕士,上海交通大学,2010
[3].周韶威,仿生计算器人触须传感器的建模与仿真研究,硕士,南京航空航天大学,2010
[4].曹国华,董光玲,董彦良,舰载武器系统陆上定型试验海浪冲击负载仿真研究,系统仿真学报,2009-12-20
[5].宣慧玉,复杂系统仿真及应用,清华大学出版社,2008: 10~18
[6].刑昌风,李敏勇,吴玲,舰载武器系统效能分析,国防工业出版社,2008: 2~3
[7].倪建和,YHZ摇晃轴试验台架设计,硕士,天津大学,2004
[8].李广伟,韩如成,潘峰,电气电气摇摆试验台传动系统的建模与仿真,工程机械,2009-03-10
[9].张航,埋入式钢柱角节点单调加载非线性有限元研究,西安建筑科技大学,硕士,2011
[10].张文海,徐谦阳,永磁直流力矩电机设计中的一些问题,微特电机,2007(4): 53~54
[11].曾攀,有限元分析及应用,清华大学出版社,2004: 6~28
[12].宋丽,李晓宏,王立宏,Solidworks在重型机械仿真中的应用,CAD/CAM与制造业信息化,2011(8): 20~21
[13].张洪信,有限元基础理论与ANSYS应用,机械工业出版社2006: 45~60
[14].库克,有限元分析的概念与应用(关正西),西安:西安交通大学出版社,2007: 78~100
[15].周力,张林,摇晃轴试验台架控制系统,工程机械,2003,34(5): 1~3
[16].田宇,伺服与运动控制系统设计人民邮电出版社,2010: 2~4
[17].史雪冰,基于DSP的无刷直流电动机伺服控制系统,硕士,浙江工业大学,2003
[18].熊经武,万秋华,二十三位绝对式光电轴角编码器,光学机械,1999-05-01
[19].胡珂,摇晃轴试验台计算机角度测量系统,国内外电子测量技术,2003-10-15
[20].赵利锋,李都厚,YB2Y16液压摇摆试验台测量系统,工程机械,2005-11-10
[21].杨胜波,于春梅,使用8253/8254定时计数器测量脉冲量的软硬件实现方法,应用科技,2003,30(10)
[22].李正军,计算机测控系统设计与应用,机械工业出版社2004: 60~90
[23].于志坚,航天测控系统国防工业出版社,2008: 15~20
[24].袁辉,C++Builder网络编程核心技术,机械工业出版社,2003: 10~50
[25].刘光,C++Builder数据库系统设计与开发,清华大学出版社, 2003: 10~12
[26].范逸之,汪文贤TCP/IP网络编程指南,清华大学出版社2003版,30~32
[27]. Peter G.Viscarola W.Anthony Mason,实用技术:WINDOWS NT与WINDOWS 2000设备驱动及开发(新智工作室),电子工业出版社,2000: 10~100
[28].孙守阁,徐勇,WINDOWS设备驱动程序技术内幕,清华大学出版社,2000: 20~60
[29]. Chris Cant,Windows WDM设备驱动程序开发指南(孙义,马莉波,周雪飞),机械工业出版社,2000: 20~53, 112-118
[30]. Art Baker,Windows NT设备驱动程序设计指南(科欣翻译组),机械工业出版,1997
[31].武安河,周利莉,Windows设备驱动程序(VXD与WDM)开发实务含盘,电子工业出版社,2001: 65~70
[32].倪育才,测量不确定堵理解与应用(七)关于测量不确定度的基本概念,中国计量,2005: 1-10
[33].朱凤敏,张太平,李同君,测量不确定度的讨论,测绘与空间地理信息,2006: 08-25
[34].赵春生,测量不确定度的理论与实践研究,硕士,长春理工大学,2007
[35].权松,邓宇,贾福全,物理实验中的误差与不确定度,长春师范学院学报,2007: 08-20
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[38].沙定国,误差分析与测量不确定度评定,北京:中国计量出版社,2003: 40~45
[39].费业泰,误差理论与数据处理.北京:机械工业出版社,2000: 40~42
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