一种流体流速模拟平台的设计
发布时间：2022-07-22 17:29
随着人类对海洋探索的不断加深,传统的检测海洋要素的方法和仪器已经无法满足现今对海洋观测的要求。海流作为海洋的三大要素之一,包括水平流和垂直流,水平流和垂直流维间差异较大,如何在实验环境下同时模拟这两种海流成为众多科研机构的研究热点。本论文以国家自然科学基金项目“可测上升流三维瞬时海流传感器的研究”（No.41076061.）为背景,设计了一种在实验环境下模拟海流的装置。首先,本文介绍了研究海洋的重要意义,指出海洋中的水平流和上升流对人类生产生活的重要作用,而为了实现在实验环境下模拟海水的水平流和上升流,本文基于速度分解原理设计了一种流体流速模拟平台。本平台采用单个电机作为驱动单元,避免了多个电机相互耦合的情况,且由于对上升流的模拟是探测器运动速度的一个分速度,这样可以避免由于低速情况下电机爬行情况的发生;该平台最大可以实现速度比值为1/500的上升流和水平流的模拟;然后,介绍了永磁同步直线电机的原理,分析了PID、模糊PID和神经网络PID三种控制算法的原理和优缺点,从理论上为流体流速模拟平台控制系统的建立提供了支撑;再者,设计了流体流速模拟平台的控制系统。主要包括驱动电机的选型、工控...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 海洋科学研究的意义与发展趋势
1.2 海流测量方法及测量仪器的研究现状
1.2.1 海流的测量方法
1.2.2 海流测量仪器
1.3 三维运动标定平台
1.3.1 国外的研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.3.3 宏微结合大行程精密运动平台
1.3.4 直接驱动大行程精密运动平台
1.4 课题来源及本文研究内容
1.4.1 课题的来源
1.4.2 本文的主要研究内容
第二章 流体流速模拟平台的总体设计
2.1 流体流速模拟平台方案设计
2.1.1 流体流速模拟平台原理
2.1.2 流体流速模拟平台的结构设计
2.2 驱动方式的选择
2.3 主支撑板静力学分析
2.4 本章小结
第三章 永磁同步直线电机基本原理
3.1 永磁同步直线电机的基本结构
3.2 永磁同步直线电机的矢量控制
3.2.1 矢量控制的原理
3.2.2 坐标变换
3.2.3 矢量控制的方法
3.2.4 SVPWM控制
3.3 永磁同步直线电机的数学模型
3.4 本章小结
第四章 流体流速模拟平台的控制方法研究
4.1 PID控制
4.1.1 比例、积分和微分控制
4.1.2 PID控制器基本原理
4.2 模糊PID控制
4.2.1 模糊控制理论
4.2.2 模糊控制方法的基本结构
4.2.3 速度环模糊PID控制器设计
4.2.4 模糊化运算和隶属函数
4.2.5 模糊控制规则的建立的模糊推理
4.2.6 解模糊化运算
4.3 神经网络PID控制
4.3.1 BP神经网络概述
4.3.2 基于BP神经网络的PID控制算法
4.4 本章小结
第五章 永磁同步直线电机的仿真
5.1 直线电机仿真模型的建立
5.2 基于PID的位置环的直线电机仿真控制系统建立
5.3 基于模糊PID的位置环的直线电机仿真控制系统建立
5.4 基于神经网络PID的位置环的直线电机仿真控制系统建立
5.5 PID整定方法
5.6 控制方法仿真结果分析及结论
5.7 本章小结
第六章 永磁同步直线电机的实验
6.1 永磁同步直线电机控制系统设计
6.1.1 控制程序流程设计
6.1.2 数字滤波程序的设计
6.1.3 上位机设计
6.2 实验平台的搭建
6.3 实验和分析
6.3.1 速度实验及分析
6.3.2 速度精度实验与分析
6.3.3 定位精度实验与分析
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
附录1 神经网络PID中 S函数代码
攻读硕士学位期间的学术活动及其成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID的变风量空调末端控制器设计[J]. 李美丽,闫秀英,严铭姣,滕明岐. 工业控制计算机. 2017(12)
[2]含气油液有效体积弹性模量理论模型研究[J]. 唐东林,吴凡,贾品元,曾志春. 中国机械工程. 2017(03)
[3]关于当前海洋经济发展中存在的问题和对策探讨[J]. 孙丽荣. 现代商业. 2015(30)
[4]关于海洋经济理论的发展与我国对策的研究[J]. 李丹. 品牌(下半月). 2015(08)
[5]双电机耦合驱动系统试验台构建及控制策略试验[J]. 韩光伟,张承宁,刘昭度,董玉刚. 微特电机. 2014(09)
[6]论海洋观测技术装备在我国海洋强国建设中的战略地位[J]. 罗续业. 海洋开发与管理. 2014(03)
[7]基于PWM逆变器供电轴电流问题的交流电机耦合电容的计算与测量[J]. 刘瑞芳,陈嘉垚,马喜平,程建全,曹君慈. 电工技术学报. 2014(01)
[8]海洋技术定义及其发展研究[J]. 陈鹰. 机械工程学报. 2014(02)
[9]永磁同步电机定位精度的研究[J]. 王加祥,曹闹昌. 微电机. 2012(12)
[10]鱼山渔场近海海域浮游植物数量与上升流的关系[J]. 孙鲁峰,徐兆礼,邢小丽,阙江龙. 海洋环境科学. 2012(06)
博士论文
[1]大行程高精度微进给系统的研究[D]. 姜文锐.哈尔滨工业大学 2009
[2]大行程纳米定位系统若干关键技术研究[D]. 李鸣鸣.上海大学 2007
[3]高速精密永磁直线同步电机进给系统及控制技术研究[D]. 徐月同.浙江大学 2004
硕士论文
[1]可测上升流的三维海流传感器标定平台的研制[D]. 姜礼杰.合肥工业大学 2013
[2]平板式永磁直线伺服电机及其驱动控制系统研究[D]. 柳应全.浙江大学 2013
[3]PID参数整定技术的研究及应用[D]. 刘玲玲.郑州大学 2010
[4]声传播时间海流计的技术研究[D]. 翟锡亮.哈尔滨工程大学 2008
[5]永磁直线同步电机控制技术的研究[D]. 杨少东.浙江大学 2006
[6]模糊PID控制器的设计研究[D]. 李晓丹.天津大学 2005
[7]数字信号滤波及内插技术[D]. 邓颖.电子科技大学 2002
本文编号：3665034
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【学位级别】：硕士
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致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 海洋科学研究的意义与发展趋势
1.2 海流测量方法及测量仪器的研究现状
1.2.1 海流的测量方法
1.2.2 海流测量仪器
1.3 三维运动标定平台
1.3.1 国外的研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.3.3 宏微结合大行程精密运动平台
1.3.4 直接驱动大行程精密运动平台
1.4 课题来源及本文研究内容
1.4.1 课题的来源
1.4.2 本文的主要研究内容
第二章 流体流速模拟平台的总体设计
2.1 流体流速模拟平台方案设计
2.1.1 流体流速模拟平台原理
2.1.2 流体流速模拟平台的结构设计
2.2 驱动方式的选择
2.3 主支撑板静力学分析
2.4 本章小结
第三章 永磁同步直线电机基本原理
3.1 永磁同步直线电机的基本结构
3.2 永磁同步直线电机的矢量控制
3.2.1 矢量控制的原理
3.2.2 坐标变换
3.2.3 矢量控制的方法
3.2.4 SVPWM控制
3.3 永磁同步直线电机的数学模型
3.4 本章小结
第四章 流体流速模拟平台的控制方法研究
4.1 PID控制
4.1.1 比例、积分和微分控制
4.1.2 PID控制器基本原理
4.2 模糊PID控制
4.2.1 模糊控制理论
4.2.2 模糊控制方法的基本结构
4.2.3 速度环模糊PID控制器设计
4.2.4 模糊化运算和隶属函数
4.2.5 模糊控制规则的建立的模糊推理
4.2.6 解模糊化运算
4.3 神经网络PID控制
4.3.1 BP神经网络概述
4.3.2 基于BP神经网络的PID控制算法
4.4 本章小结
第五章 永磁同步直线电机的仿真
5.1 直线电机仿真模型的建立
5.2 基于PID的位置环的直线电机仿真控制系统建立
5.3 基于模糊PID的位置环的直线电机仿真控制系统建立
5.4 基于神经网络PID的位置环的直线电机仿真控制系统建立
5.5 PID整定方法
5.6 控制方法仿真结果分析及结论
5.7 本章小结
第六章 永磁同步直线电机的实验
6.1 永磁同步直线电机控制系统设计
6.1.1 控制程序流程设计
6.1.2 数字滤波程序的设计
6.1.3 上位机设计
6.2 实验平台的搭建
6.3 实验和分析
6.3.1 速度实验及分析
6.3.2 速度精度实验与分析
6.3.3 定位精度实验与分析
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 工作展望
参考文献
附录1 神经网络PID中 S函数代码
攻读硕士学位期间的学术活动及其成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID的变风量空调末端控制器设计[J]. 李美丽,闫秀英,严铭姣,滕明岐. 工业控制计算机. 2017(12)
[2]含气油液有效体积弹性模量理论模型研究[J]. 唐东林,吴凡,贾品元,曾志春. 中国机械工程. 2017(03)
[3]关于当前海洋经济发展中存在的问题和对策探讨[J]. 孙丽荣. 现代商业. 2015(30)
[4]关于海洋经济理论的发展与我国对策的研究[J]. 李丹. 品牌(下半月). 2015(08)
[5]双电机耦合驱动系统试验台构建及控制策略试验[J]. 韩光伟,张承宁,刘昭度,董玉刚. 微特电机. 2014(09)
[6]论海洋观测技术装备在我国海洋强国建设中的战略地位[J]. 罗续业. 海洋开发与管理. 2014(03)
[7]基于PWM逆变器供电轴电流问题的交流电机耦合电容的计算与测量[J]. 刘瑞芳,陈嘉垚,马喜平,程建全,曹君慈. 电工技术学报. 2014(01)
[8]海洋技术定义及其发展研究[J]. 陈鹰. 机械工程学报. 2014(02)
[9]永磁同步电机定位精度的研究[J]. 王加祥,曹闹昌. 微电机. 2012(12)
[10]鱼山渔场近海海域浮游植物数量与上升流的关系[J]. 孙鲁峰,徐兆礼,邢小丽,阙江龙. 海洋环境科学. 2012(06)
博士论文
[1]大行程高精度微进给系统的研究[D]. 姜文锐.哈尔滨工业大学 2009
[2]大行程纳米定位系统若干关键技术研究[D]. 李鸣鸣.上海大学 2007
[3]高速精密永磁直线同步电机进给系统及控制技术研究[D]. 徐月同.浙江大学 2004
硕士论文
[1]可测上升流的三维海流传感器标定平台的研制[D]. 姜礼杰.合肥工业大学 2013
[2]平板式永磁直线伺服电机及其驱动控制系统研究[D]. 柳应全.浙江大学 2013
[3]PID参数整定技术的研究及应用[D]. 刘玲玲.郑州大学 2010
[4]声传播时间海流计的技术研究[D]. 翟锡亮.哈尔滨工程大学 2008
[5]永磁直线同步电机控制技术的研究[D]. 杨少东.浙江大学 2006
[6]模糊PID控制器的设计研究[D]. 李晓丹.天津大学 2005
[7]数字信号滤波及内插技术[D]. 邓颖.电子科技大学 2002
本文编号：3665034
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3665034.html
