水下发射井筒开关盖装置自适应控制研究

发布时间：2020-07-16 07:15

【摘要】：水下发射井筒开关盖装置主要用于不同水下深度环境下的开关盖自适应控制策略的研究,提高筒盖开盖时间精确性和运动平稳性,对提高潜艇反应速度有重大意义。本文在装备预研教育部联合基金“水下导弹垂直发射筒盖系统智能控制与故障诊断关键技术”的支持下,开展水下发射井筒开关盖装置自适应控制研究。首先,根据潜艇发射井筒开关盖装置的结构,搭建水下发射井筒开关盖模拟装置,并根据该装置进行运动学与动力学分析,推导水下发射井筒开关盖装置的非线性模型,并根据开关盖过程的时间精确性和运动平稳性需求,设计开关盖轨迹,通过模型完成水下发射井筒开关盖装置的特性分析。其次,为满足开关盖过程要求的时间精确性、开盖到位时的角度准确性以及不同水下深度环境的适应性,采用干扰观测器和自适应鲁棒控制方法改进常规滑模控制器,提高开关盖装置的控制精度、抑制外界干扰对液压缸定位精度的影响,并通过仿真验证自适应滑模控制器在开关盖装置下的控制效果。然后,为了进行水下发射井筒开关盖装置自适应控制试验,设计试验环境模拟和开关盖流程,编写开关盖装置上下位机控制软件。并介绍水下发射井筒开关盖装置的上位机监控软件组成和下位机控制软件原理和控制系统硬件组成。上位机监控界面使用Labview8.5设计,下位机控制软件使用MATLAB中的Simulink编写。通过上下位机之间的数据交互,完成对开关盖装置硬件的控制。最后,介绍水下发射井筒开关盖装置工作原理,并对控制软件上下位机进行测试。验证完成后,在水下发射井筒开关盖装置上对干扰观测器、水下定深滑模控制器和水下不同深度自适应滑模控制器的控制性能、控制精度和可靠性进行试验验证。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ768
【图文】：

发射井筒开关盖装置主要用来完成发射井筒筒盖的开启和关究在水下环境下的开关盖过程控制，本章首先进行水下发射井动学分析，得到发射井筒筒盖推杆的运动轨迹和液压缸活塞杆的关系。然后，根据水下发射井筒开关盖装置的机械结构和电型和开关盖过程中油缸负载力变化模型。在水下发射井筒开关析中，先进行运动参数优化设计三种开关盖参考信号；然后建关盖装置闭环仿真模型，最后对设计的开关盖参考信号进行闭开关盖过程的时间准确性和运行的平稳性需求设计最佳开关文自适应控制策略的研究和实际试验打下基础。下发射井筒开关盖装置运动学分析(Kinematics Annderwater Launching Wellbore Switch Cover Devic发射井筒开关盖装置主要由发射井筒筒盖、开关盖液压缸和发构成，如图 2-1 所示。开盖液压缸推杆一端固定于某处支撑点盖上，推动筒盖使筒盖绕轴转动。

图 4-7 控制算法模块程序Figure 4-7 Control algorithm module program（5）数据传输模块设计数据传输模块的功能是将系统采集到的传感器监测数据、控制系统的状态信息、故障信息等信号传输到上位机，以便操作人员进行观测。数据传输模块的开发基于双波缓存技术原理，通过两个 Scope 实现信息的无损传输。由于系统只需采集 9 路传感器参考信号，但系统数据传输中把每四路传感器信号打包成一个数据包进行传送，因此按照系统配置，添加 3 路控制信号进行数据打包传送，但上位机系统不加以采集。下位机程序编译成功后，上位机控制软件自动采集下位机传送的数据包，将数据包解析后，上位机控制系统可用于曲线显示等。下位机通讯数据保存程序框图如图 4-8 所示。

图 4-7 控制算法模块程序Figure 4-7 Control algorithm module program（5）数据传输模块设计数据传输模块的功能是将系统采集到的传感器监测数据、控制系统的状态信息、故障信息等信号传输到上位机，以便操作人员进行观测。数据传输模块的开发基于双波缓存技术原理，通过两个 Scope 实现信息的无损传输。由于系统只需采集 9 路传感器参考信号，但系统数据传输中把每四路传感器信号打包成一个数据包进行传送，因此按照系统配置，添加 3 路控制信号进行数据打包传送，但上位机系统不加以采集。下位机程序编译成功后，上位机控制软件自动采集下位机传送的数据包，将数据包解析后，上位机控制系统可用于曲线显示等。下位机通讯数据保存程序框图如图 4-8 所示。

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本文编号：2757697