● 摘要
论文设计的转速标准装置用于校准多种不同型号的航空发动机转速表，具有精度高、量程大、无级平滑调速的特点。论文完成的工作主要有：首先，在深入研究无刷直流电机工作原理和调速机理的基础上，通过调研论证，完成了转速标准装置总体方案设计，提出了PID控制和锁相伺服控制相结合的直流电机调速方案，并运用建模仿真的方法验证了该方案的可行性。其次，完成了标准装置的硬件设计，采用的电子换向和逆变器开关元件的触发信号的硬件实现方案，可以实现准确的高速实时控制。用CPLD实现锁相伺服控制所需的高精度标准信号的产生和转速的测量等功能，其在线编程的方式使得设计与维护都比传统方法方便灵活，而且大大降低了控制器体积及成本。最后，完成了基于PC104控制器的软硬件设计。在转速控制中，软件的PID控制算法和硬件的锁相伺服控制方式相结合的调速方案，实现了转速控制的快速性、稳定性和高精度宽范围的设计要求，在转速测量中等精度测频的方法保证了较高的测量精度。本系统选用稀土永磁无刷直流电动机为执行电机，以PC104工业计算机为控制核心，以功率模块(IGBT)为逆变电路功率开关器件，以光电元器件为位置传感器，构成调速系统的硬件平台。在DOS操作系统下用BC语言进行软件的编写。经标定实验，结果表明，该方案设计的转速标准装置具有性能稳定、工作可靠、调速范围宽、精度高、人机界面良好、使用方便等特点，其可以达到的调速范围为200r/min~8000r/min，转速不确定度为0.01% RDG，完全满足设计要求。