全海深液压机械手粘压特性补偿及变增益控制研究
发布时间：2021-08-12 11:48
深达11000米的马里亚纳海沟富含多金属结合矿区、富钴结合矿区等多种珍贵资源,不仅如此,由于其位于海底最深处,对于探索地球的发展史也极具价值。随着詹姆斯·卡梅隆乘坐“深海探索者号”成功潜入马里亚纳海沟,人们认识到了海底最深处。但海底最深处的环境条件远比人们想象中复杂,尤其是对液压系统的影响。因此,全海深环境条件对液压机械手控制系统提出了更高的要求。本论文针对全海深环境的“高压低温”特性,重新设计机械手所用油缸中O型密封圈对应的沟槽尺寸;根据液压油的“粘压关系”和“粘温关系”,建立适用于全海深环境的机械手控制模型;利用负载传感技术提出适用于全海深液压机械手的变增益控制算法。全文共分六章:第一章,介绍了论文研究背景,通过分析全海深环境的“高压低温”特性对机械手控制系统的影响,并分析常用机械手控制算法,提出本论文的研究意义与研究的主要内容。第二章,从硬件、软件架构和控制算法三个方面分析了全海深环境的“高压低温”特性对机械手控制系统的要求,着重研究了海水深度与控制系统、压力反馈与负载计算方法。第三章,针对全海深环境的“高压低温”特性,利用粘度与压力和温度的关系,建立万米深海环境对应的压损模型;...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１马里亚纳海沟地理位置示意图??
Ｏｒｉｏｎ?７Ｐ结构紧凑、动作灵巧，目前为止，其是最为常用的水下机械手，曾经搭载到??多国的载人潜器上，比如我国的蛟龙号曾利用Ｏｒｉｏｎ?７Ｐ进行深海探索作业。其重量轻、动??作灵活的特性使其可以完成大部分深海作业，实物图如图１．３所示。??Ｍａｇｎｕｍ?７Ｆ属于加拿大ＩＳＥ公司自主研发的液压机械手，具有七个自由度，如图１．４??所示。中国广州海洋地质调查局购买过一台，并搭载在海狮号ＲＯＶ上进行作业。??我国深海潜水器的发展较晚，关于深海液压机械手的研制则更是晚于外国，技术上也??相对较弱，因此之前一些深海探索的深海潜器搭载的作业型机械手不少都需要进口。二十??世纪初，国内有不少高校和高科技研发机构投身到机械手的设计研发中，并取得了一定的??成果，比较成功的有浙江大学在“十一五”期间设计的７０００米级主从式位置闭环液压机??械手、中国科学院沈阳自动化研究所研制的伺服控制机械手等，如图１．５、图１．６所示。??４??
?＾??１??图１．?３美国Ｓｃｈｉ?１?ｉｎｇ公司的Ｏｒｉｏｎ?７Ｐ机械手?图１．?４加拿大ＩＳＥ公司的Ｍａｇｎｕｍ?７Ｆ机械手??虽然我国在深海潜器这块发展较晚，但在针对万米环境的机械手技术中，我国走在了??世界的前列，浙江大学在７０００米级深海液压机械手的基础上正在积极研发适用于一万一??千米的全海深液压机械手技术，在不久的将来，中国有望在全海深技术上超越国外。??ｉ?觀??图１．５浙江大学七功能主从位置控制机械手?图１．６沈阳自动化研究所伺服控制机械手??１．３．１．２深海液压机械手应用??深海液压机械手的应用范围主要是在深海作业Ｉ１，９，１＇包括油气田、矿物开采、科学??考察和军事用途等：??（１）水下油田建造维修??由于水下环境的复杂性，当油气田需要维修时，有些情况下不可能让修理人员潜入深??海去维修水下油田，而以ＲＯＶ或ＡＵＶ为载体的机械手可以代替人们去执行一些比较危??险和复杂的任务，比如油气田设备的焊接、设备的对接与分离工作等。液压机械手在深海??应用具有极大发展
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架中电液换向阀内泄漏的仿真研究[J]. 李曼,屈江民. 液压与气动. 2017(01)
[2]电液比例阀性能影响因素及补偿方法的研究[J]. 谢建,李泰嵩. 液压气动与密封. 2016(09)
[3]拆除机器人回转机构PID-动压反馈控制研究[J]. 常宽,岑豫皖,叶小华,黄健中. 液压与气动. 2014(06)
[4]中国科学院沈阳自动化研究所[J]. 高科技与产业化. 2013(01)
[5]深海的呼唤——深海技术发展现状及对策思考[J]. 李颖虹,任小波. 中国科学院院刊. 2011(05)
[6]电液比例阀中位死区的线性化补偿方法[J]. 许振保,赵春娥,许振珊. 湖南科技学院学报. 2010(08)
[7]基于模糊自整定PD控制器的机器人计算力矩控制[J]. 谢宗武,孙奎,黄剑斌. 机械设计与制造. 2009(06)
[8]基于凯恩方法的机器人动力学建模与仿真[J]. 石炜,郗安民,张玉宝. 微计算机信息. 2008(29)
[9]冗余度机器人运动学和动力学同时优化[J]. 郭大忠,柳洪义,张威,李丽娜. 东北大学学报(自然科学版). 2008(07)
[10]水下航行器轴向运动的自适应积分反演跟踪控制[J]. 高剑,赵宁宁,徐德民,严卫生. 兵工学报. 2008(03)
博士论文
[1]阀控非对称缸系统的建模与控制方法研究[D]. 叶小华.合肥工业大学 2015
[2]电液流量、方向连续控制新原理及其应用研究[D]. 赵虎.太原理工大学 2013
[3]深海七功能主从液压机械手及其非线性鲁棒控制方法研究[D]. 罗高生.浙江大学 2013
[4]采伐联合机机械手运动分析与控制系统研究[D]. 郭秀丽.东北林业大学 2011
[5]移动机械手的逆运动学及滑模变结构轨迹跟踪控制研究[D]. 梅红.山东大学 2009
硕士论文
[1]智能服务机器人结构设计及控制研究[D]. 艾山.哈尔滨工程大学 2013
[2]水下机器人智能手爪的控制系统研究[D]. 雍开国.中国科学技术大学 2010
[3]水下机械手液压控制系统的设计与研究[D]. 胡晓函.兰州理工大学 2010
[4]深海保真采样设备密封结构特性分析及试验研究[D]. 周博.浙江大学 2010
[5]基于平台的软件可靠性预测与选择[D]. 鞠晓恩.上海交通大学 2009
[6]压力适应型深海水下液压机械手及主从式多关节复合控制研究[D]. 章艳.浙江大学 2006
本文编号：3338269
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１马里亚纳海沟地理位置示意图??
Ｏｒｉｏｎ?７Ｐ结构紧凑、动作灵巧，目前为止，其是最为常用的水下机械手，曾经搭载到??多国的载人潜器上，比如我国的蛟龙号曾利用Ｏｒｉｏｎ?７Ｐ进行深海探索作业。其重量轻、动??作灵活的特性使其可以完成大部分深海作业，实物图如图１．３所示。??Ｍａｇｎｕｍ?７Ｆ属于加拿大ＩＳＥ公司自主研发的液压机械手，具有七个自由度，如图１．４??所示。中国广州海洋地质调查局购买过一台，并搭载在海狮号ＲＯＶ上进行作业。??我国深海潜水器的发展较晚，关于深海液压机械手的研制则更是晚于外国，技术上也??相对较弱，因此之前一些深海探索的深海潜器搭载的作业型机械手不少都需要进口。二十??世纪初，国内有不少高校和高科技研发机构投身到机械手的设计研发中，并取得了一定的??成果，比较成功的有浙江大学在“十一五”期间设计的７０００米级主从式位置闭环液压机??械手、中国科学院沈阳自动化研究所研制的伺服控制机械手等，如图１．５、图１．６所示。??４??
?＾??１??图１．?３美国Ｓｃｈｉ?１?ｉｎｇ公司的Ｏｒｉｏｎ?７Ｐ机械手?图１．?４加拿大ＩＳＥ公司的Ｍａｇｎｕｍ?７Ｆ机械手??虽然我国在深海潜器这块发展较晚，但在针对万米环境的机械手技术中，我国走在了??世界的前列，浙江大学在７０００米级深海液压机械手的基础上正在积极研发适用于一万一??千米的全海深液压机械手技术，在不久的将来，中国有望在全海深技术上超越国外。??ｉ?觀??图１．５浙江大学七功能主从位置控制机械手?图１．６沈阳自动化研究所伺服控制机械手??１．３．１．２深海液压机械手应用??深海液压机械手的应用范围主要是在深海作业Ｉ１，９，１＇包括油气田、矿物开采、科学??考察和军事用途等：??（１）水下油田建造维修??由于水下环境的复杂性，当油气田需要维修时，有些情况下不可能让修理人员潜入深??海去维修水下油田，而以ＲＯＶ或ＡＵＶ为载体的机械手可以代替人们去执行一些比较危??险和复杂的任务，比如油气田设备的焊接、设备的对接与分离工作等。液压机械手在深海??应用具有极大发展
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压支架中电液换向阀内泄漏的仿真研究[J]. 李曼,屈江民. 液压与气动. 2017(01)
[2]电液比例阀性能影响因素及补偿方法的研究[J]. 谢建,李泰嵩. 液压气动与密封. 2016(09)
[3]拆除机器人回转机构PID-动压反馈控制研究[J]. 常宽,岑豫皖,叶小华,黄健中. 液压与气动. 2014(06)
[4]中国科学院沈阳自动化研究所[J]. 高科技与产业化. 2013(01)
[5]深海的呼唤——深海技术发展现状及对策思考[J]. 李颖虹,任小波. 中国科学院院刊. 2011(05)
[6]电液比例阀中位死区的线性化补偿方法[J]. 许振保,赵春娥,许振珊. 湖南科技学院学报. 2010(08)
[7]基于模糊自整定PD控制器的机器人计算力矩控制[J]. 谢宗武,孙奎,黄剑斌. 机械设计与制造. 2009(06)
[8]基于凯恩方法的机器人动力学建模与仿真[J]. 石炜,郗安民,张玉宝. 微计算机信息. 2008(29)
[9]冗余度机器人运动学和动力学同时优化[J]. 郭大忠,柳洪义,张威,李丽娜. 东北大学学报(自然科学版). 2008(07)
[10]水下航行器轴向运动的自适应积分反演跟踪控制[J]. 高剑,赵宁宁,徐德民,严卫生. 兵工学报. 2008(03)
博士论文
[1]阀控非对称缸系统的建模与控制方法研究[D]. 叶小华.合肥工业大学 2015
[2]电液流量、方向连续控制新原理及其应用研究[D]. 赵虎.太原理工大学 2013
[3]深海七功能主从液压机械手及其非线性鲁棒控制方法研究[D]. 罗高生.浙江大学 2013
[4]采伐联合机机械手运动分析与控制系统研究[D]. 郭秀丽.东北林业大学 2011
[5]移动机械手的逆运动学及滑模变结构轨迹跟踪控制研究[D]. 梅红.山东大学 2009
硕士论文
[1]智能服务机器人结构设计及控制研究[D]. 艾山.哈尔滨工程大学 2013
[2]水下机器人智能手爪的控制系统研究[D]. 雍开国.中国科学技术大学 2010
[3]水下机械手液压控制系统的设计与研究[D]. 胡晓函.兰州理工大学 2010
[4]深海保真采样设备密封结构特性分析及试验研究[D]. 周博.浙江大学 2010
[5]基于平台的软件可靠性预测与选择[D]. 鞠晓恩.上海交通大学 2009
[6]压力适应型深海水下液压机械手及主从式多关节复合控制研究[D]. 章艳.浙江大学 2006
本文编号：3338269
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