扭轉(zhuǎn)疲勞試驗機主要是用來測定彈性軸類零件，尤其是彈性聯(lián)軸器的動態(tài)性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)強度等特性的設(shè)備。主要是進(jìn)行扭轉(zhuǎn)和拉、壓試驗。目前應(yīng)用電液伺服閥控制的試驗機被廣泛使用，但是對于大扭矩軸類零件，其控制精度并不能很好地滿足試驗要求，而且在高頻工況下，電液伺服扭轉(zhuǎn)試驗機存在漏油、遲滯等現(xiàn)象。

    為此，本文采取以電動缸作為動力源的試驗機為研究對象，通過控制伺服電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來控制電動缸的運動，進(jìn)而實現(xiàn)試驗機對軸類零件的試驗，主要研究工作及相關(guān)結(jié)論如下：

    ①針對課題中對試驗機提出的要求，并以滾珠螺旋傳動理論為基礎(chǔ)，初步確定了試驗機的機構(gòu)及其組成。計算出動力源-電動缸的基本參數(shù)，完成了電動缸傳動模型的建立，以及電動缸的選型。建立了試驗機的機械系統(tǒng)動力學(xué)模型，完成各部分的靜力學(xué)與動態(tài)特性分析。對試驗機力學(xué)模型分析時，驗證了采取電動缸為動力源的可行性和*性。相比電液伺服試驗機，電動試驗機對大負(fù)載，高強度試驗有著更好的效果，更好的精度。

    ②按照計算出來的參數(shù)，運用PROE軟件建立了電動缸的三維模型，同時在PROE中對試驗機實行三維模擬裝配。了解虛擬裝配過程以及各零部件之間的裝配情況。

    ③在高精度扭轉(zhuǎn)試驗機的控制系統(tǒng)設(shè)計上，本文建立了該試驗機伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及傳遞函數(shù)，運用MATLAB/SIMULINK軟件對該伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，得出試驗機響應(yīng)曲線。在得到響應(yīng)曲線后，通過改變各控制參數(shù)如伺服放大器增益、負(fù)載剛度和轉(zhuǎn)動慣量等大小，再次得到響應(yīng)曲線，通過對比分析，觀察各個控制參數(shù)對信號響應(yīng)的影響。曲線圖顯示系統(tǒng)頻寬受伺服放大器增益影響較大，負(fù)載剛度對系統(tǒng)頻寬的影響不大。在低頻時，系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量對系統(tǒng)頻寬的影響不大，但是在高頻時，嚴(yán)重減弱了系統(tǒng)幅值。同時，伺服放大器增益對階躍響應(yīng)的影響較大，而負(fù)載剛度影響階躍響應(yīng)的幅值大小，負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量幾乎對階躍響應(yīng)沒有影響。

    針對這些問題，在文中的第三章節(jié)中有詳細(xì)的論述。 ④常規(guī)PID控制器存在響應(yīng)慢，信號遲滯等問題。為此，需要對控制參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。文中采取遺傳算法對控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，設(shè)計出基于遺傳算法的PID控制器。通過編寫MATLAB程序?qū)λǖ哪Ｐ瓦M(jìn)行求解，得到了控制參數(shù)的*解。研究結(jié)果表明，遺傳算法具有較強的全局尋優(yōu)能力，不受啟動的次數(shù)的影響，而且每次都能收斂于相似*解。

    在約束條件相似的情況下，與傳統(tǒng)PID進(jìn)行比較得出，經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化后的控制參數(shù)具有更高的自適應(yīng)能力，抗干擾能力有了明顯的提高。 ⑤設(shè)計了一套基于Lab VIEW平臺的測控系統(tǒng)，對試驗機控制系統(tǒng)中的四個傳感器信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理。同時設(shè)計了一套比較優(yōu)良的人機交互界面，用戶可以人為的輸入控制參數(shù)值來對試驗機進(jìn)行輸入控制。而且，在控制面板中能實時顯示位移-時間，力-時間，角度-時間，扭矩-時間四個曲線圖，對試驗機進(jìn)行很好的監(jiān)測和試驗。