高速加載器旋轉(zhuǎn)無線通信及加載控制系統(tǒng)研究.pdf

1、高速扭矩加載器是一種對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行扭矩精確加載的機(jī)械裝置。高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械系統(tǒng)要測量和加載的扭矩量存在于高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件上，在這種條件下，采用傳統(tǒng)的接觸式控制方法通常不能滿足高速轉(zhuǎn)動(dòng)的工況要求。隨著無線通信技術(shù)、遙測技術(shù)在航天、航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無線通信技術(shù)也成為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測與控制的優(yōu)選方案。
　　 論文通過對(duì)高速旋轉(zhuǎn)條件下的扭矩加載器的信息傳遞環(huán)境的分析，基于加載器機(jī)械本體的結(jié)構(gòu)方案，提出了加載器無

2、線通信、加載控制及傳感器測量的方案。高速扭矩加載器采用電機(jī)和兩級(jí)減速器對(duì)加載器轉(zhuǎn)軸加載，采用全橋電阻應(yīng)變電路測量扭矩。控制系統(tǒng)由兩部分組成，一部分安裝在高速扭矩加載器上，與加載器一起進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)；另一部分固定在靜態(tài)殼體上，為地面控制臺(tái)，控制系統(tǒng)之間采用兩個(gè)環(huán)形天線構(gòu)成的無線信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速扭矩加載器的加載控制和扭矩測量。
　　 論文通過對(duì)高速旋轉(zhuǎn)條件下的無線通信環(huán)境的分析，采用環(huán)形天線技術(shù)作為避免“多普勒頻移效應(yīng)”和

3、“陰影效應(yīng)”產(chǎn)生的方法，選擇高斯移頻鍵控(GFSK)調(diào)制作為通信系統(tǒng)的調(diào)制方法，設(shè)計(jì)了基于無線射頻收發(fā)芯片CC1100的無線通信模塊，并對(duì)該模塊進(jìn)行了軟件編程，完成了射頻收發(fā)模塊的功能設(shè)置。
　　 論文對(duì)高速扭矩加載器檢測及加載控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，解決了扭矩信息檢測、加載控制以及低電壓大功率加載電機(jī)驅(qū)動(dòng)等問題。同時(shí)對(duì)加載器高速轉(zhuǎn)軸外部的現(xiàn)場控制臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了電流變送器及電流環(huán)接收器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場遠(yuǎn)程信息的傳

4、輸和控制，為現(xiàn)場操作提供了外部接口，可實(shí)現(xiàn)加載系統(tǒng)的現(xiàn)場控制。
　　 最后，論文給出了高速扭矩加載器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。對(duì)高速扭矩加載器在GFSK和OOK兩種調(diào)制方式下的無線通信模塊進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)通信測試，對(duì)500、700、900、1700轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速條件下的無線通信進(jìn)行了分析，完成無線通信系統(tǒng)的軟件調(diào)試。結(jié)果表明：采用CC1100設(shè)計(jì)的無線通信模塊可以在高速旋轉(zhuǎn)條件下實(shí)現(xiàn)可靠的信息傳輸，克服了轉(zhuǎn)速對(duì)系統(tǒng)性能的影響，滿足系統(tǒng)要求。完成了加載控制