大型结构件疲劳试验台控制系统设计及实现

发布时间：2017-08-30 08:37

  本文关键词：大型结构件疲劳试验台控制系统设计及实现

  更多相关文章： 大型结构件 加载 力控制 非对称阀 非对称缸

【摘要】：大型结构件在船舶中使用越来越广泛。船舶在运行过程中,会受到许多周期性的载荷如波浪、风载等作用,导致大型结构件因疲劳而产生破坏,从而影响船舶的正常运行,严重时威胁相关人员的生命安全并造成极大经济损失。研究大型结构件的疲劳性能,需要对大型结构件进行疲劳试验。由于大型结构件所受负载比较复杂,因此对疲劳试验加载系统提出了高精度、高响应以及大负载的要求。电液伺服系统具有体积小、重量轻、控制精度高、响应速度快的特点,为该加载系统的实现提供了可能。本文针对一个大型结构件疲劳加载试验台控制系统的研发课题,在分析了电液力伺服控制系统特点的基础上,结合本课题加载力大、精度高的特点,通过方案优选、仿真分析,设计和开发了该试验台的控制系统,并完成了系统的调试工作。具体研究工作如下。首先确定了试验台合理的控制方式。结合本课题中疲劳试验台空间有限且负载大等特点,提出了占地较少、加载力大的非对称阀控制非对称缸的力控制方式,并通过建立相应的数学模型,对试验台的动态特性进行理论分析,验证了控制方式的合理性。其次通过分析多种被试结构件的受力特点,基于满足多种型号被试件的考虑,对试验台的整体结构、试验台液压油源系统和液压加载控制系统进行了设计,并利用AMESIM对系统进行了动态仿真和校正,为系统调试奠定了基础。最后,对试验台的控制系统进行了设计,包括硬件和软件两部分,硬件部分包括工控机及数据采集板卡的选择和滤波电路的设计,软件部分的工作是完成了疲劳试验台控制程序的设计,基于积分分离的PID控制方法,实现了试验台的高精度控制。课题所设计的疲劳试验台可实现大载荷、较高频率疲劳试验。其加载机构独立灵活,可以极为方便的改变加载机构的组合方式以满足不同结构件疲劳试验需要。目前该试验台已投入实际使用,累积加载次数超过千万次,试验台运行平稳,效果良好。
【关键词】：大型结构件 加载 力控制 非对称阀 非对称缸
【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】：U661.43;U661.72
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究背景和意义10-11
• 1.3 电液力伺服控制系统概述11-12
• 1.4 电液伺服疲劳试验台国内外发展现状12-14
• 1.5 电液伺服疲劳试验台发展趋势14-15
• 1.6 论文的主要研究内容15-16
• 2 疲劳试验台加载控制方式设计及分析16-30
• 2.1 液压控制方式设计16-20
• 2.2 阀控制非对称缸两腔压力特性分析20-23
• 2.3 非对称阀控非对称缸加载系统传递函数23-28
• 2.4 试验台加载系统传递函数具体形式及稳定性分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 疲劳试验台加载系统组成及仿真30-44
• 3.1 试验台负载情况分析30-31
• 3.2 试验台总体结构设计31-33
• 3.3 液压系统设计33-38
• 3.4 仿真平台介绍38
• 3.5 系统仿真38-42
• 3.6 本章小结42-44
• 4 疲劳试验台控制台设计44-55
• 4.1 控制系统硬件选择44-47
• 4.2 软件开发平台介绍47-48
• 4.3 控制软件设计48-53
• 4.4 验证试验53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 总结与展望55-57
• 5.1 全文总结55-56
• 5.2 课题展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-63
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文情况63

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本文编号：758317