基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发

论文摘要

液压系统状态监测技术是保证液压设备安全可靠运行的有效手段和方法。目前,液压设备的状态监测仪器大多不适合便携的要求,工程应用中测量参数容易受到干扰,且不容易获取;此外现有的监测仪器中很少能对液压系统能量的利用情况进行监测。作者在研究液压动力系统动力学特性的基础上,针对机电液参数的特点及现有监测仪器的不足设计了基于单片机的液压动力系统在线监测仪,并完成了试验样机。监测仪的监测功能有:电机参数(电流、电压、功率因数、电机功率)监测和液压系统动态参数(压力、流量、温度、泵输出功率)的监测。本文通过对液压动力系统电动机——油泵机电液耦合模型的分析,提出通过测量电机动态参数来间接监测液压系统的运行状态,同时提出利用准同步采样技术,监测电机定子线电压、线电流、功率因数,进而计算出电机功率的方法。通过在液压泵出口油路联接压力、流量、温度组合测试模块,监测系统压力、流量值,进而计算出泵的输出功率。开发了以AT89S52单片机为核心的数据采集电路板,用汇编语言编制了压力、流量、温度、电流、电压信号的单片机采样程序;用VB6.0编制了上位机监测软件,完成了对各监测参数的显示、记录、报警等功能。实验结果表明,该监测仪采样频率满足要求,测量精度达到1.5级,能够完成液压系统在线状态监测的任务。本文的研究结果表明:提出的液压动力系统功率测量数学模型、准同步采样技术,以AT89S52单片机为核心的软硬件设计满足液压动力系统在线监测需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 状态监测与故障诊断技术的发展概况
• 1.3 液压系统状态监测与诊断仪器
• 1.4 选题的意义与研究的内容
• 第二章 液压动力系统状态监测方法研究
• 2.1 液压动力系统机电液耦合特性分析
• 2.2 电机参数监测与功率计算
• 2.3 液压流体参数监测与液压泵功率的计算
• 2.4 试验设计
• 第三章 监测仪的硬件电路设计
• 3.1 处理器芯片的选择
• 3.1.1 微处理器芯片介绍
• 3.1.2 单片机芯片的选择
• 3.2 AT89S52 及其外围电路设计
• 3.2.1 电源设计
• 3.2.2 AT89S52 最小系统与RAM 扩展
• 3.2.3 模数转换设计
• 3.2.4 串行通信模块设计
• 3.3 电流电压信号采集模块设计
• 3.3.1 电流电压信号传感器的选择
• 3.3.2 电流电压信号的滤波
• 3.3.3 电流电压信号的整流电路设计
• 3.4 压力采集模块设计
• 3.5 流量采集模块设计
• 3.6 温度采集模块设计
• 3.7 本章小节
• 第四章 单片机系统的程序设计
• 4.1 单片机程序的整体设计
• 4.2 电流电压信号采集程序设计
• 4.2.1 准同步采样算法介绍
• 4.2.2 电流电压准同步采样的实现
• 4.2.3 电流电压数据采集程序的设计
• 4.3 压力流量温度信号采集程序设计
• 4.4 液压动力系统功率计算与监测程序设计
• 4.5 TLC1543 的A/D 程序设计
• 4.6 单片机串口通信程序设计
• 4.7 本章小节
• 第五章 上位机软件设计
• 5.1 上位机软件开发工具的选择
• 5.2 门禁界面与主界面设计
• 5.2.1 门禁界面的设计
• 5.2.2 主界面的设计
• 5.3 基于MSCOMM 控件的串口通信程序设计
• 5.4 上位机主要监测程序界面的设计
• 5.4.1 电机监测界面的设计
• 5.4.2 压力流量温度监测界面的设计
• 5.4.3 液压系统功率监测界面的设计
• 5.5 本章小节
• 第六章 系统调试与系统特性分析
• 6.1 传感器标定
• 6.2 实验调试
• 6.3 系统误差分析
• 6.4 动态特性分析
• 6.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 附录1 监测仪电路原理图
• 附录2 监测仪样机实物图
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢