土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称,被广泛应用于公路、水利、环保等多个领域,在各领域的工程中发挥着日益重要的作用。为了保证工程的质量与安全,土工合成材料产品的性能检测尤为重要。课题对土工合成材料直剪拉拔试验机进行研究,以伺服驱动系统替代传统试验机中的液压或砝码装置作为加荷装置,在此基础上设计一种便捷的、高精度的、自动化程度高的直剪拉拔试验机检测与控制系统,实现对土工合成材料的直剪摩擦特性和拉拔摩擦特性的试验测定。课题设计的直剪拉拔试验机检测与控制系统包括下位机与上位机两部分。下位机的硬件部分采用基于精简指令集的高速CPU作为微控制器,控制板电路包含供电单元、伺服电机驱动单元、水平位移检测单元、力值采集单元、通信单元等。下位机软件采用ICCAVR开发平台进行设计,主要包含伺服电机驱动子系统、力值采集子系统、上下位机通信子系统等。课题设计模糊PID伺服电机控制系统对伺服电机进行控制,利用模糊控制解决传统PID参数无法自整定的问题,使控制系统具有在线调整参数的自适应能力。上位机是利用虚拟仪器开发平台Lab Windows/CVI编写的虚拟界面,按照功能可以分为通信模块、试验参数配置模块、电机控制模块、数据处理模块、数据显示模块和文件操作模块。上位机可通过RS232方式与下位机进行通信。课题实现了土工合成材料直剪拉拔试验机检测与控制系统的硬件与软件设计,系统操作方便,能够稳定工作,实验结果表明:系统对力的测量精度及法向荷载保持精度均满足要求。