智能预应力张拉程控系统的研究与设计

发布时间：2020-02-21 23:59

【摘要】：随着中国城镇化的逐步推进,预应力张拉技术凭借其诸多优点已得到了广泛的应用。由于预应力张拉是一个复杂的非线性过程,且会遇到多种异常情况,故至今还没有一套完善的张拉控制算法,以及相应的智能化张拉设备。本文旨在建立一个符合预应力张拉施工要求、张拉精度高的控制模型,并在此基础之上设计研发一套精度高、性能先进、操作简单,价格适中的张拉设备。首先,通过对新型智能预应力张拉设备的功能需求进行分析,确定张拉系统的整体方案,即采用分布式控制系统将工业触控平板电脑、微控制器、通信系统、传感器测量系统和千斤顶-变频器-油泵调速系统组合起来,并采用总线型网络和星型网络的混合组网方式。其次,根据模块集成化原则,将控制前端的硬件电路划分为供电电源模块、基于DSP的核心控制模块和外围辅助电路模块。在此基础之上,进行详细的电路设计,并将基于DSP的核心控制模块设计成四层板,外围辅助电路模块和电源模块设计成2层板。再其次,根据程控主站和控制前端各自性能的差异,对其软件分配不同的任务。程控主站的软件主要包括人机交互、过程控制、信息存储和串口通信等模块,其在Windows环境下,使用VC++语言完成。控制前端的软件主要包括数据采集与处理、控制算法和串口通信等模块,其在CCS环境中,使用C语言完成。最后,搭建关于张拉千斤顶-变频器-油泵调速系统的数学模型。通过分析该系统的不足之处,完成转速补偿。研究并设计基于转速补偿和模糊自整定PID的控制算法,并使用MATLAB/SIMULINK进行仿真,结果表明该算法静态和动态性能都非常优异。利用此算法,实现预应力同步张拉的控制策略,张拉结果表明该控制模型性能优异,张拉力和张拉伸长量的精度分别达到1%和2%,符合国家标准。本文研究设计的智能预应力张拉程控系统经调试和改进之后,在全国各预应力张拉施工场合都得到了广泛的应用,其运行稳定、张拉精度高,符合张拉施工的各类标准,很好的推动了我国预应力设备的发展。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU757

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