基于无线通信的预应力张拉系统研究
本文关键词: 预应力张拉 主次控制 无线通信 无线同步控制 出处:《广西科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:目前预应力混凝土技术已应用于土木工程界各个领域,而在预应力的施工过程中预应力筋的张拉是一个很重要的部分。预应力筋的张拉过程很复杂,需要专用设备进行操作。现阶段设计的预应力张拉设备大都采用PLC或PC机作为张拉控制系统的主控制器,主控制器通过有线或无线的通信方式对两端张拉设备进行控制。然而现有设备只保证预了应力筋张拉应力、张拉伸长量的控制精度以及双端张拉时起步阶段的同步性,随着张拉的进行,两端张拉设备的后期同步性将很难保持。对此,本文研究一种基于nRF401无线通信模块的预应力张拉控制系统。该控制系统采用主次控制模式,首先完成的工作是次控机控制系统的设计,包括次控机控制系统各个功能模块的硬件电路和软件程序的设计。其次针对预应力系统无线同步张拉以及无线通信模块的设计进行了重点研究,包括两端次控机同步张拉的实现方式、张拉同步电压补偿算法研究,即在预应力筋张拉时两端张拉仪会相互通信,进行张拉同步判断,若不同步则采用同步电压补偿算法,针对不同步的位移量对位移量小的一端进行相应的控制电压补偿,实现同步张拉控制;无线通信模块的设计包括:硬件电路、PCB天线、软件研究设计。然后对控制系统主控机进行了简单的设计,即主控机的硬件选型设计及用户界面设计。最后在现有实验条件下,搭建了预应力张拉设备的模拟液压系统,对本套预应力张拉控制系统进行试验验证,主要分为张拉设备主次控制对预应力筋压力和位移的张拉精度以及两端同步控制精度的验证。并将实验采集到的张拉压力和位移数据制成图表,直观的反应本套预应力张拉控制系统的张拉精度。本套预应力张拉系统利用无线通信模块在保证张拉应力、张拉伸长量的控制精度以及张拉起步阶段同步性的前提下,也能够很好的处理张拉不同步现象。张拉不同步时采用的同步电压补偿算法核心在于能够根据不同步的位移大小确定比例溢流阀的控制电压增量,从而进行液压系统的压力补偿,实现两端同步。本文对后续预应力张拉控制系统和无线同步控制的研究都将起到借鉴和指导意义。
[Abstract]:At present, prestressed concrete technology has been applied in various fields of civil engineering, and the tensioning of prestressed tendons is a very important part in the process of prestress construction. The process of tensioning of prestressed tendons is very complex. Most of the prestressed tensioning equipments designed at this stage use PLC or PC as the main controller of the tensioning control system. The main controller controls the tensioning equipment at both ends by wired or wireless communication. However, the existing equipment only guarantees the tension stress of the stress tendons. The control precision of tensioning elongation and the synchronism in the initial stage of two-end tensioning will be difficult to maintain with the development of tensioning. In this paper, a prestressing tensioning control system based on nRF401 wireless communication module is studied. The primary and secondary control mode is adopted in the control system. The first work is the design of the secondary control system. It includes the design of hardware circuit and software program of each function module of the secondary control system. Secondly, the design of wireless synchronous tensioning and wireless communication module of prestressing system is studied emphatically. It includes the realization of synchronous tension of the secondary control machine and the research of tension synchronous voltage compensation algorithm, that is, when the prestressing tendons are tensioning, the two ends of the tensioning instrument will communicate with each other to judge the tension synchronization. If it is not synchronous, the synchronous voltage compensation algorithm is used to compensate the control voltage of the small displacement for the non-synchronous displacement, and the synchronous tension control is realized. The design of wireless communication module includes: hardware circuit PCB antenna, software research and design. That is, the hardware selection and user interface design of the main control machine. Finally, under the existing experimental conditions, the simulation hydraulic system of the prestressed tensioning equipment is built, and the experimental verification of this set of pre-stressed tensioning control system is carried out. It is mainly divided into tensioning equipment primary and secondary control of the tension and displacement of the prestressed tendons tension accuracy and the accuracy of synchronous control at both ends of the verification. And the tension pressure and displacement data collected from the experiment is made into a chart. The tension accuracy of the prestressing tension control system is intuitively reflected. The wireless communication module is used to ensure the tensioning stress in this prestressing tensioning system. The control precision of tensioning elongation and the synchronism of tensioning start stage. The core of the synchronous voltage compensation algorithm is that the control voltage increment of proportional relief valve can be determined according to the out-of-sync displacement. In order to compensate the pressure of hydraulic system and realize the synchronization of both ends, this paper will play a reference and guide significance to the study of the subsequent prestressing tension control system and wireless synchronous control.
【学位授予单位】:广西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU757
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,本文编号:1442498
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