叉车电机性能微机测试系统的研究与应用
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摘要
随着社会生产的日益工业化及人民生活质量的提高，人们越来越重视节能与环保问题。由于电动车辆(包括叉车)具有运行噪音低、无污染、节约能源、运行费用低、维护方便等特点，逐步受到市场的青睐。
结合横向科研项目“叉车电机综合性能微机测试系统”，本文开展了以下研究：
1、对叉车电机工作原理进行了分析，掌握了叉车电机实际运行的规律。
2、系统实现了工控机与可编程控制器的相互通信，实现了工控机对大功率电源及负载的动态调节，使控制性能达到较高的水平。并在现场调试中，注重系统的电磁兼容性、软硬件抗干扰、模糊PID参数整定等方面工作，达到了系统设计的各项指标。
3、软件主界面设计友好，人机交互能力强。主菜单包括“性能测试”、“参数设置”、“系数校对”、“数据查询”及“系统帮助”五个功能模块，能实现系统要求的各项功能。
从科研与创新的角度来看，本论文在以下方面具有一定的特色：
1、提出了大小力矩分工位测试的方法，使负载位置根据计算机发出的位置命令自动切换，并保证自动啮合定位，从而适应多品种的测试。
2、在传感器精度的校对上，引入了分段线性回归校对的方法，使传感器的非线性得到补偿，提高了传感器的实用精度。
3、在电源的设计调试中，采用了多波、变压器分级抽头、T形RC滤波，较好地解决了电源纹波问题。
4、为了适应多品种测试，提高系统的鲁棒性，在常规数字PID的基础上引入了模糊PID的控制，使控制性能得以提高，也使得控制领域学科前沿的理论与方法在叉车电机的控制中得到验证与应用。
本课题源于生产实际而又应用于生产实际，经过约十个月的研究工作，完成了项目的全部内容并通过用户验收，项目研制的“叉车电机性能微机测试系统”可代替国外同类产品，耗资却远低于引进设备，因而在国内具有一定的推广价值。
With the industrialization of social production and the improvement of people's quality of life, more and more attention is paid to energy economizing and environmental protection. Because of their features of no pollution, low noises and operating cost, energy economizing and convenience of maintenance, the electrically driven vehicles (including forklift) gradually win the favor of the market.
Combined with the research project named "the computer test system of forklift electrical machinery's comprehensive performance", this thesis researches on the following subjects:
1. The operating principle of the forklift electrical machinery is analyzed, and the laws of its practical operation are mastered.
2. Communication of the Industrial Control Computer (IPC) and the Programmable Logical Controller (PLC) is realized. Dynamic modulation of the IPC to large power supply and load is realized and the control performance has reached a high level. Moreover, in the process of adjusting, the electromagnetic compatibility of the system* the anti-jamming of the hardware and software and the parameter calibration of the Fuzzy PID Controller are paid attention to. Various targets of the system designed have been reached.
3.The software possesses of friendly interface and strong ability of human-computer interaction. The main menu includes five functional modules: "performance testing", "parameter setting", "coefficient proofreading", "data inquiring" and "system help", which can complete various tasks.
From the viewpoint of research and innovation, this thesis has the following characteristics:
l.A new method梩est different moments in different positions is proposed. The position of the load is switched automatically according to the order released by computer, and the automatic orientation is ensured, so this system is suitable for testing of various breeds.
2.The sectionalized linear regression method is introduced for the precision proofreading of sensor, which makes up for sensor's nonlinearity and promotes its practical precision.
3.1n the process of designing and debugging the supply, multi-wave and T-wave RC filters are used to solve its problems of ripple well.
4.In order to suit various breeds and promote the robustness of the system, the Fuzzy PID control is introduced based on common digital PID. This can not only improve the control performance, but also make the theories and methods in the front line of control science be validated and applied in the control of forklift electrical machinery.
This project roots in practice and is also applied to practice. With ten-month research, all the tasks of the project are completed and accepted by the user. "The computer test system of forklift
electrical machinery's comprehensive performance" can substitute foreign products of the same kind, and its costs are much lower than foreign equipment. Therefore, it has spreading value in domestic market.
结合横向科研项目“叉车电机综合性能微机测试系统”，本文开展了以下研究：
1、对叉车电机工作原理进行了分析，掌握了叉车电机实际运行的规律。
2、系统实现了工控机与可编程控制器的相互通信，实现了工控机对大功率电源及负载的动态调节，使控制性能达到较高的水平。并在现场调试中，注重系统的电磁兼容性、软硬件抗干扰、模糊PID参数整定等方面工作，达到了系统设计的各项指标。
3、软件主界面设计友好，人机交互能力强。主菜单包括“性能测试”、“参数设置”、“系数校对”、“数据查询”及“系统帮助”五个功能模块，能实现系统要求的各项功能。
从科研与创新的角度来看，本论文在以下方面具有一定的特色：
1、提出了大小力矩分工位测试的方法，使负载位置根据计算机发出的位置命令自动切换，并保证自动啮合定位，从而适应多品种的测试。
2、在传感器精度的校对上，引入了分段线性回归校对的方法，使传感器的非线性得到补偿，提高了传感器的实用精度。
3、在电源的设计调试中，采用了多波、变压器分级抽头、T形RC滤波，较好地解决了电源纹波问题。
4、为了适应多品种测试，提高系统的鲁棒性，在常规数字PID的基础上引入了模糊PID的控制，使控制性能得以提高，也使得控制领域学科前沿的理论与方法在叉车电机的控制中得到验证与应用。
本课题源于生产实际而又应用于生产实际，经过约十个月的研究工作，完成了项目的全部内容并通过用户验收，项目研制的“叉车电机性能微机测试系统”可代替国外同类产品，耗资却远低于引进设备，因而在国内具有一定的推广价值。
With the industrialization of social production and the improvement of people's quality of life, more and more attention is paid to energy economizing and environmental protection. Because of their features of no pollution, low noises and operating cost, energy economizing and convenience of maintenance, the electrically driven vehicles (including forklift) gradually win the favor of the market.
Combined with the research project named "the computer test system of forklift electrical machinery's comprehensive performance", this thesis researches on the following subjects:
1. The operating principle of the forklift electrical machinery is analyzed, and the laws of its practical operation are mastered.
2. Communication of the Industrial Control Computer (IPC) and the Programmable Logical Controller (PLC) is realized. Dynamic modulation of the IPC to large power supply and load is realized and the control performance has reached a high level. Moreover, in the process of adjusting, the electromagnetic compatibility of the system* the anti-jamming of the hardware and software and the parameter calibration of the Fuzzy PID Controller are paid attention to. Various targets of the system designed have been reached.
3.The software possesses of friendly interface and strong ability of human-computer interaction. The main menu includes five functional modules: "performance testing", "parameter setting", "coefficient proofreading", "data inquiring" and "system help", which can complete various tasks.
From the viewpoint of research and innovation, this thesis has the following characteristics:
l.A new method梩est different moments in different positions is proposed. The position of the load is switched automatically according to the order released by computer, and the automatic orientation is ensured, so this system is suitable for testing of various breeds.
2.The sectionalized linear regression method is introduced for the precision proofreading of sensor, which makes up for sensor's nonlinearity and promotes its practical precision.
3.1n the process of designing and debugging the supply, multi-wave and T-wave RC filters are used to solve its problems of ripple well.
4.In order to suit various breeds and promote the robustness of the system, the Fuzzy PID control is introduced based on common digital PID. This can not only improve the control performance, but also make the theories and methods in the front line of control science be validated and applied in the control of forklift electrical machinery.
This project roots in practice and is also applied to practice. With ten-month research, all the tasks of the project are completed and accepted by the user. "The computer test system of forklift
electrical machinery's comprehensive performance" can substitute foreign products of the same kind, and its costs are much lower than foreign equipment. Therefore, it has spreading value in domestic market.
引文
[1]才家刚．电机试验手册．北京；中国电力出版社，1998：157～228．
[2]姚永明．非标准设备设计．上海：上海交通大学出版社，1999．
[3]郑堤，唐可洪．机电一体化设计基础．北京：机械工业出版社，1998．
[4]王启民，梁滨．机械电子学．长沙：国防科技大学出版社，1995．
[5]陈维山，赵杰．机电系统计算机控制．黑龙江：哈尔滨工业大学出版社，1999．
[6]肖本贤，陈荣保，李斌等．电机的几种测速方法．机电工程，1998(1)：54～56．
[7]刘恩沧．计算机控制系统分析与设计．武汉：华中理工大学出版社，1997．
[8]刘启新，潘清明．转辙机计算机测试系统．电气传动自动化，1998，20(4)：41～43．
[9]高贞彦，张巍，柴寿臣．基于微机测量系统零漂误差的校准．电测与仪表，1999(12)：37～38．
[10]陶永华，尹怡欣，葛芦生．新型PID控制及其应用．北京：机械工业出版社，2001．
[11]黄俊，王兆安．电力电子变流技术．北京：机械工业出版社，1999．
[12]陈勇，赵勇飞，徐莉．工控机与PLC分布式测控系统的设计．拖拉机与农用运输车，1999(6)：41～43．
[13]陈清泉．环境保护和电动车的开发．江苏机械制造与自动化，2000(1)：3～4．
[14]叶永珍，任永德，谢保昌．起动电机计算机测试系统的研究．微电机，1999，32(4)：31～33．
[15]应济，胡旭晓，杨春亭．水泵电机的计算机测试系统研究．机械工业自动化，1999，21(1)：47～48．
[16]陈勇军，江祖斌，袁晓军．PLC和工控机在小火电机组中的安装应用．湖北电力，1999，23(4)：14～15．
[17]张忠泽．电动叉车传动系统设计．机电工程，1998(5)：42～43．
[18]仇北鸿等．发展电动车是节能和环保的需要．大众用电，2001(8)：25～26．
[19]麦崇裔．电机学与拖动基础．广州：华南理工大学出版社，1998：8～87．
[20]邓星钟，周祖德．机电传动控制．广州：华南理工大学出版社，1995．
[21]张文修，梁广锡．模糊控制与系统．西安：西安交通大学出版社，1998．
[22]宜晨．Visual Basic 5.0实用培训教程．北京：电子工业出版社，1998．
[23]李慧敏，张滨秋，常觉宁．加速度传感器频响的自动标定．传感器技术，1999，18(3)：33～35．
[24]沙斐．机电一体化系统的电磁兼容技术．北京：中国电力出版社，1999．
[25]陈雅文．直流微电机测速新方法．微电机，1999，32(1)：23～24．
[26]张忠夫，郑汉卿，陈益民．智能型在线力矩测量．工业仪表与自动化装置，1999(2)：25～28．
[27]喻洪麟，何安国，龙振宇，王世隆等．一种新的扭矩测量原理．光子学报，1997，26(9)：832～835．
[28]严隽薇，严隽永．计算机实时控制软件设计导论．北京：清华大学出版社，1987．
[29]OMRON-CPM1A OPERATONG MANUAL.1997.
[30]谭青，胡志明．汽车交流发电机性能微机控制测试系统设计．南昌高专学报，2001，16(3)：43～46．
[31]Pc-bated Industrial Computer and Automation Solution Guide Vol.81,EVOC
[32]叉车电机设计图册．长沙日立汽车电器有限公司提供，2000．
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[34]张安勤，施颂椒，翁正新．一类基于PID控制的新型模糊控制方法．上海交通大学学报，2000，34(5)：630～632．
[35]王苏生．机车用电流和电压传感器．机车电传动，1997(3)：7～9．
[36]吴金宏，倪向阳，吴昊．霍尔电流电压传感器／变送器模块的性能及应用．国外电子元器件，2001(1)：12～15．
[37]李侃．机车牵引电动机转速传感器故障探讨．内燃机车，2001(5)：37～39．
[38]张振．新型模态试验用振动加速度计．振动与冲击，1995，14(3)：74～75．
[39]于坚．简单线性回归及简单线性回归及其应用其应用浅谈．广西梧洲师范高等专科学校学报，2000，16(3)：71～74．
[40]刘树安，郑霖，王梦光．改进模糊线性回归及求解方法研究．预测，1998(3)：60～61．
[41]陈武，邓忠华，程善美．高性能模糊控制研究．模糊系统与数学，2000，14(2)：76～79．
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[43]赵海良．强制稳定模糊控制系统设计方法．西南交通大学学报，2000．35(4)：434～435．
[44]迟钦河，徐文正．把模糊控制与PID算法相结合的控制系统．现代电子技术，1998(9)：19～20．
[45]亢海伟，杨庆芬，王硕禾．模糊控制与PID控制的内在联系．石家庄铁道学院学报，2000，13(1)43～45．
[46]黄长艺，严普强．机械工程测试基础．北京：机械工业出版社，1994．
[47]柴天佑，张贵军．基于给定的相角裕度和幅值裕度的PID参数自整定新方法．自动化学报，1997(2)．
[48]欧青立，何克忠．摊铺机测控软件结构与设计．湘潭矿业学院学报，2001(1)：46～47．
[49]王荣本．微机的工程测试技术．北京：机械工业出版社，1991．
[50]谭青，夏毅敏，李磊．THJ-XH电梯的振动系统建模与仿真．起重运输机械，2001(10)：10～12．
[51]宋德玉，刘增环，王桂梅等．PLC在提升机电机转子控制环节中的应用．矿山机械，2000(2)：43～44．
[52]杨欣荣，林巍，张永惠．交直交电流型无换向器电机数学模型及稳态仿真．中南工业大学学报，1997(3)：278～279．
[53]明杰，张丽．防爆电机负载噪声的测量及测量方法．爆炸性环境电气防爆技术，1999(1)：29．
[54]刘丽钧，林成武，庞杰．直流电机控制电路的设计及其特点．沈阳工业大学学报，1999，21(3)；23～24．
[55]宋秉珍．可控硅稳压电源．太原师范专科学校学报，2000(4)：16～17．
[56]张骞威，李霄燕，张子荐．WYJ—70／30高精度稳压电源研制，长春光学精密机械学院学报，1997，20(1)：63～64．
[57]胡旭晓．PLC在潜水泵电性能检测系统中的应用．机电工程，1999(2)：22～24。
[58]苗成科，吴皖湘，陈勇．联轴器的选用及使用．江苏机械制造与自动化，2000(1)：29～31．
[59]黄梦涛．磁粉制动器在卷取机张力控制系统中的应用．西安矿业学院学报，1999，19(2)：174～175．
[60]李挺，朱金刚，孙晖．机电一体化系统的抗干扰措施．机电工程，2000，17(6)：5～6．
[61]尚玉沛，石林锁，张抗仁．最小二乘法在高精度温度测量中的应用．传感器技术，2000，19(1)：47～48．
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[63]周敏．机车用空压机性能检验数据采集处理系统．内燃机车，1999(4)：26～27．
[64]王全梭，严耕运．HJG循环式滚动直线导轨副的安装和选用．机床，1987(3)：36～37．
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[66]卢虹霞．用PLC控制电刀刀架．电气传动自动化，2001，23(2)：41～42．
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[66]卢虹霞．用PLC控制电刀刀架．电气传动自动化，2001，23(2)：41～42．
[67]周小蕾，沈微强．微机控制电度表检测系统。机电工程，1999(5)：242～243。