FAST工程主动反射面液压促动器的研究

发布时间：2017-05-11 18:07

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【摘要】：随着射电天文学的发展,FAST的建设具有十分重要的科研意义,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。500米球冠主动反射面系统是FAST最主要的创新点之一,而促动器则是主动反射面系统的核心环节,另外促动器没有现成产品,需要自行设计制造。目前,FAST项目技术方案中关于促动器的设计方案仍有不足之处,因此,本文针对促动器新方案设计的研究具有重要的意义。本课题针对促动器的工作要求以及现有液压促动器方案的不足,设计了一种新方案并展开分析研究。首先,为了更好的了解促动器的工作情况,对主动反射面系统进行研究,确定了“索网结构+背架+反射面板+促动器”的结构方案,下拉索与促动器的布置方案,并分析了主动反射面的变位几何关系。其次,根据液压促动器的设计要求以及原有方案的缺点,设计了直驱式容积控制的新方案并进行了详细的设计计算与选型,并对相关机械结构进行设计,包括行程传感液压缸、集成阀块、密闭油罐以及促动器连接部件的结构设计,以实现液压促动器的小型集成化。另外,还对液压促动器的可靠性试验方案进行了研究,并介绍了现场的试验情况。然后,建立了基于矢量控制的异步电机数学模型和液压促动器动力机构数学模型,并应用Matlab/Simulink进行建模仿真分析,验证新方案液压促动器的正确性和可行性。最后,为了保证液压促动器在复杂多变的外负载干扰下能够正常工作并满足较高精度要求,将自适应控制策略应用于液压促动器控制系统,设计了模型参考自适应控制器并用Matlab/Simulink软件对其进行建模仿真,验证了选择自适应控制策略的优势。
【关键词】：FAST 主动反射面 液压促动器 无阀系统 矢量控制 自适应控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137;TH751
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 射电望远镜及主动反射面技术的研究现状11-13
• 1.2.1 国内外大型射电望远镜的研究现状11-12
• 1.2.2 FAST研究现状12-13
• 1.3 促动器的研究现状13-14
• 1.4 无阀系统的研究现状14-17
• 1.4.1 无阀系统简介14-16
• 1.4.2 无阀系统的国内外研究现状16-17
• 1.5 课题来源及研究意义17-19
• 1.6 论文的主要内容19-20
• 第2章 主动反射面的总体方案研究20-28
• 2.1 主动反射面的工作原理20-21
• 2.2 主动反射面系统的结构21-22
• 2.3 索网调控方式及下拉索和促动器的布置22-24
• 2.3.1 主索节点22-23
• 2.3.2 下拉索和促动器的布置方案23-24
• 2.4 主动反射面的变位几何关系24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 液压促动器的总体设计方案28-48
• 3.1 液压促动器的设计要求与技术指标28-31
• 3.1.1 设计要求28-29
• 3.1.2 技术指标29-31
• 3.2 促动器方案的确定及工作原理31-33
• 3.3 促动器液压系统参数确定33-35
• 3.3.1 液压促动器的工况要求33-34
• 3.3.2 促动器油缸的结构计算34-35
• 3.4 主要元器件的选型与计算35-39
• 3.4.1 主泵35-36
• 3.4.2 交流调速电机36-38
• 3.4.3 液压阀38-39
• 3.5 液压促动器的集成化设计39-44
• 3.5.1 促动器油缸的设计39-41
• 3.5.2 集成阀块的设计41-43
• 3.5.3 密闭油罐的设计43
• 3.5.4 促动器连接形式的设计43-44
• 3.6 液压促动器的可靠性试验44-47
• 3.6.1 可靠性试验台液压系统45-46
• 3.6.2 可靠性试验现场46-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第4章 液压促动器控制系统的建模与仿真48-72
• 4.1 交流电机的调速原理48-51
• 4.1.1 交流异步电机的调速原理48-50
• 4.1.2 异步电机矢量控制基本原理50-51
• 4.2 异步电机在矢量控制中的数学模型51-60
• 4.2.1 异步电机的数学模型51-53
• 4.2.2 矢量变换控制方程53
• 4.2.3 异步电机矢量控制调速系统仿真模型的建立53-58
• 4.2.4 异步电机矢量控制的仿真58-60
• 4.3 液压促动器动力机构的数学模型60-63
• 4.3.1 流量连续性方程60-61
• 4.3.2 力平衡方程61-62
• 4.3.3 液压促动器动力机构方框图62
• 4.3.4 液压促动器动力机构传递函数62-63
• 4.4 液压促动器控制系统的仿真63-70
• 4.4.1 液压促动器控制系统总传递函数63-64
• 4.4.2 液压促动器控制系统的稳定性分析64-67
• 4.4.3 液压促动器控制系统的仿真研究67-69
• 4.4.4 变参数对系统特性的影响69-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第5章 液压促动器控制策略的研究72-87
• 5.1 主动反射面控制系统的总体设计72-74
• 5.2 模型参考自适应控制器的设计74-82
• 5.2.1 自适应控制简介74-75
• 5.2.2 简化模型参考自适应法75-79
• 5.2.3 液压促动器系统的模型参考自适应控制79-82
• 5.3 引入SMRAC控制策略的系统仿真研究82-83
• 5.4 控制参数分析83-86
• 5.5 本章小结86-87
• 结论87-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果93-94
• 致谢94-95
• 作者简介95

【参考文献】

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1 过静s

本文编号：357771