测控典型应用案例_多功能转子台

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三多功能转子台工程实验
从0开始增加比例环节Kp，直到产生振荡
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三多功能转子台工程实验
4轴心轨迹测量实验
(1)原理 转子运动时，由于转子质量分布不均、动不平衡等原因，造成轴的 径向移动。径向移动过大，表明机械设备振动大，必须进行必要的调整， 以免损伤机器或者威胁人身安全。通过测量轴在径向平面的运动状态可 以帮助工程师实时的跟踪轴心运动轨迹，监控振动强度。 (2)传感器选型 为避免轴振动带来的接触损害，一般使用非接触式传感器测量轴的 径向移动。
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二多功能转子台简介
8转子台测控原理图
LabVIEW平台 指令及数据分析
电机按设速转动
变化的物理量
模电信号
多路数采卡
9产品特色
(1)我们的测控软件非常接近于程序设计的流程图，可读性高，参照这种编 程模式，可以缩短编程时间。
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三多功能转子台工程实验
将Kp减小到一半。
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三多功能转子台工程实验
从0开始逐渐增加Ki，直到稳态误差为0。
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多功能转子测控平台
主办单位：鸥鹏科技 主讲人：魏巍
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目录
一开发背景 二多功能转子台简介 三多功能转子台工程实验
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一开发背景
风机、机床、发电机等工业设备的核心运动部件都是高速旋 转的转子，为了保证这些旋转设备的正常运转，需要对旋转 设备运行过程中的各种状态进行检测和控制，以防止事故的 发生，多功能转子实验台就是此类旋转设备的典型模型。
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三多功能转子台工程实验
(2)实验环境：Easymotionstudio (3)调参方法：比例+积分环节 工业上调节PI参数的一般过程是：
首先将将Kp、Ki设置为0
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三多功能转子台工程实验
(3)传感器的安装 两种安装方式：
磁座安装 螺丝安装
(4)振动频谱 相关法测量振动频谱
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三多功能转子台工程实验
滤波后的频谱分析
(4)测量结果
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三多功能转子台工程实验
电涡流传感器测量转速 (1)原理 电涡流传感器除可用作位移检测外，还可进行转速的测量，由于电涡流 传感器的响应极快，对于高速测量精度也非常高，本实验正是电涡流传 感器进行高速测量的一个案例。使用涡流传感器进行转速测量的原理与 使用磁电传感器进行转速测量原理非常相似。 (2)传感器安装
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二多功能转子台简介
1系统介绍 多功能转子模块是鸥鹏科技研发的新一代测控教学平台。 它以转子为主要研究对象，集成了直流电机、机械转子和转 轴、五种传感器。对转子转速，转子振动，转轴轴心轨迹等 物理量进行精确测量，并将原始信号通过数字采集卡实现模 数转换，经过数据分析处理后用人机交互的形式反映到用户 控制面板上面。 2软件环境 采用了虚拟仪器技术，以LabVIEW软件为测控核心，在 个人电脑上实现“软件即仪器”。
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三多功能转子台工程实验
2直流伺服电机速度环控制实验
(1)原理： 速度环的信号有两个，一个是参考信号，另一个是反馈信号，参考 信号由上位机给定，也可以由位置环给定，这个信号代表我们期望的电 机转速或者电机应该达到的理论转速。反馈信号由编码器测量，编码器 采用500线位，4分频，旋转一周产生2000个脉冲。通过记录单位时间内 脉冲个数测量转速。 (2)时域响应
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三多功能转子台工程实验
5振动速度传感器-振动测量实验
(1)原理 机械结构在工业现场环境中的安全性、可靠性必须得到保证。这就 需要在现场安置传感器对振动位移、速度、加速度等参量进行测量。上 面介绍的轴心轨迹实验实际上也是对振动位移的一种测量。
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三多功能转子台工程实验
幅值相同，相位滞后
幅值减小，相位滞后
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三多功能转子台工程实验
设备振动 线圈与磁铁相对运动 切割磁力线
线圈内产生感应电压
该电压值正比于振动速度值
振动速度传感器结构示意
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电涡流传感器
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三多功能转子台工程实验
(3)传感器原理 高频振荡电流 高频电磁场 金属表面电涡流
交变磁场
距离不同，线圈叠加阻抗不同
前置器输出成正比电压
(4)传感器安装 方案：2个电涡流传感器垂直安装在轴侧。
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三多功能转子台工程实验
6转速测量实验
光电开关测量转速 (1)原理 本实验使用的光电传感器是一种反射式的光电传感器，测量主要由被测 旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射式光电传感器组成。在本实验 中，只安装了一片反光贴纸，因此，当旋转部件上的反光贴纸通过光电 传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f， 就可知道转速n。
5运动控制模块 直流伺服电机，基于DSP技术的智能控制器。
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二多功能转子台简介
6传感器 共六种传感器：光电编码器、光电开关传感器、磁电传 感器、电涡流传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器。 可以测量位移，速度，加速度；转角，转速，转动加速 度。 7功能 测量到控制。包括： 电机电流环控制、速度环控制、速度频率响应； 轴心轨迹测量、振动测量、四种方式进行转速测量。
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二多功能转子台简介
(2)提供封装好的、基于LabVIEW语言的调用智能控制模块的DDL。 (3)我们设计的实验例程涵盖了实验需要的基本设计结构，以及必备的函数， 具有很强的示范作用，有助于快速上手。 (4)程序编好后，提供的缩微对象能够立刻检验测控程序的优劣。 (5)数据采集和控制环节是并行处理的，极大简化了程序的复杂度。
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三多功能转子台工程实验
3直流伺服电机速度频率响应实验
(1)原理 频率响应反映出对象的动态特性，通过电机频率响应实验能够了解 直流伺服电机的响应带宽。电机工作地时候，参考信号必须设置在信号 带宽以内。 (2)直流伺服电机的速度频响特性
幅值，相位都与参考相同
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三多功能转子台工程实验
(5)李萨茹图显示轴心轨迹 如图两轴振动相位相差45度，轴心轨迹为一封闭曲线，x,y坐标轴显示实 时的电涡流传感器读数。
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三多功能转子台工程实验
(2)传感器的安装
(3)测量信号分析
原始信号
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n=f/N
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三多功能转子台工程实验
(2)传感器安装
(3)测量信号分析
滤波
原始信号
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三多功能转子台工程实验
1直流伺服电机电流环控制实验
(1) 原理 电流环是电机的内环，当电机保持恒定转速的时候，如果电机负载发 生变化或者扰动，电机的实际电流也应当相应的变化，保持电机的稳定。 这就需要电流环的响应（包括瞬态响应和稳态响应）达到要求，否则 控制目标无法实现。
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三多功能转子台工程实验
速度环参数不合理时的时域响应
速度环正常时域响应
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三多功能转子台工程实验
原始信号的频谱分析
带限滤波后的频谱分析
(4)测量结果
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三多功能转子台工程实验
磁电传感器测量转速 (1)原理 磁电传感器的核心部件有衔铁、磁钢、线圈几个部分，衔铁的后部 与磁性很强的磁钢相接，衔铁的前端有固定片，其材料是黄铜，不导磁。 线圈缠绕在骨架上并固定在传感器内部。 磁电转速传感器是和测速（发讯）齿轮配合使用的。当测速齿轮随 被测旋转轴同步旋转的时候，齿轮的齿顶和齿根会均匀的经过传感器的 表面，引起磁隙变化。在探头线圈中产生感生电动势 。 在已知发讯齿轮齿数的情况下，测得信号的频率就可以计算出测速 齿轮的转速。如设齿轮齿数为N，转速为n，信号频率为f，则有：
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二多功能转子台简介
3数据采集卡 TS-INQ-8U-DA 分辨率：12位 模拟输入范围：0~5V，0~10V，±5V
4硬来自百度文库环境 联轴器，转轴，轴座，转子，底座，传感器夹具，轴套，减 震支脚。
通过测量振动位移可以研究振动的强度和变形。 通过测量振动速度可以研究振动的动量和功率，以及噪声。 通过测量振动加速度可以研究作用力与载荷，是研究动力强度和疲劳的重要依据
(2)振动速度传感器 振动速度传感器用于对轴承座、机壳或结构相对于自由空间的绝对 振动测量。其输出电压与振动速度成正比，这种测量可对旋转或往复式 机构的综合工况进行评价。