用于傳感器探針兩自由度定位的驅(qū)動及控制系統(tǒng)研制.pdf

1、在燃氣輪機引射冷卻吹風實驗平臺及其相關基礎領域，配套實驗設備不足或各項技術(shù)指標無法達到相關要求等問題已愈發(fā)凸顯。當前，缺少定位精確化、體積小型化的“用于傳感器探針兩自由度定位的驅(qū)動及控制系統(tǒng)”已成為其實驗研究工作的瓶頸。
　　本課題致力于研制一套用于探針形傳感器定位的支架設備，其可完成傳感器探針與風洞模擬試驗臺（罐體）之間的兩自由度定位，即各支架由相應驅(qū)動控制器控制，輔助探針完成旋轉(zhuǎn)和直線兩種位移形式的自動定位，完成試驗臺中不同方

2、向、深度的壓力、風速，溫度等實驗數(shù)據(jù)的采集。整個系統(tǒng)由多套相同的設備組成，可實現(xiàn)多傳感器不同位置的分布式測量。為實驗人員獲得試驗臺內(nèi)部的實驗數(shù)據(jù)提供有力的技術(shù)保障。
　　本文根據(jù)相關技術(shù)要求，提出系統(tǒng)的總體設計方案，確定以中空軸步進電機的轉(zhuǎn)子作為旋轉(zhuǎn)位移執(zhí)行機構(gòu)，微型步進電機與絲杠構(gòu)成直線位移機構(gòu)。通過對器件受力和定位精度的分析設計了步進電機的轉(zhuǎn)矩，絲杠螺距等部件的具體參數(shù)。為最大限度地減小系統(tǒng)體積，并考慮到步進電機平穩(wěn)運行及兩自

3、由度位移的定位精度要求，依據(jù)正弦波細分驅(qū)動理論，研制了一套適用于相電阻較小，輸出功率較低的微型步進電機驅(qū)動控制器。用于三相中空軸步進電機與直線位移用兩相微型步進電機的驅(qū)動。其最高控制精度可達360細分，具有輸出正弦波形穩(wěn)定、高頻分量少和定位精度高的優(yōu)點。同時，該驅(qū)動器還可與上位機通過CAN總線進行實時信息交互，進而實現(xiàn)了上位機對整個系統(tǒng)的遠距離控制。此外，為驗證系統(tǒng)定位精度，本課題設計了該定位系統(tǒng)配套的測試機構(gòu)，對旋轉(zhuǎn)位移與直線位移的精