变刚度拖曳负载模拟电液伺服系统研究

发布时间：2017-12-04 13:16

  本文关键词：变刚度拖曳负载模拟电液伺服系统研究

  更多相关文章： 拖曳负载模拟 钢丝绳刚度 PID控制 输入补偿 多余力

【摘要】：某拖曳负载模拟系统是模拟拖曳升沉装置在工作中时的负载变化，实现拖曳升沉补偿装置实验室半实物仿真的重要设备。目的是对拖曳升沉补偿装置进行全面、精确的校核。拖曳负载模拟系统的研制可将传统的海上实验转变为实验室半实物仿真实验，以缩短拖曳升沉补偿装置的研制周期，节约实验成本。针对拖曳负载模拟系统响应速度快，输出力变化范围大的要求，采用电液伺服控制实现拖曳负载模拟。本文的主要内容有： 1、对某拖曳负载模拟系统的总体方案进行了介绍，建立了拖曳负载模拟系统的数学模型。通过分析系统数学模型发现钢丝绳刚度是系统设计和控制的一个重要参数，影响到系统的转折频率、固有频率、固有阻尼比。此外，升沉绞车转角变化引起的多余力也将严重影响系统的加载精度。 2、采用拉力-位移法，利用实验得出了钢丝绳刚度同拖曳负载模拟系统输出力的对应关系，得出钢丝绳刚度随输出力的增加而增加，且呈非线性。通过分析系统的数学模型和系统伯德图，得出随着钢丝绳刚度的增加，系统的转折频率、固有频率随之增加，而系统的阻尼比降低。然后，采用PID控制器对系统进行了校正和仿真研究。 3、在主动工作模式下，由于系统固有频率、阻尼比较低，单纯的PID控制器很难满足跟踪1Hz信号时相位差小于10°的设计要求，因此在控制器中引入了输入前馈补偿。但由于钢丝绳刚度变化的影响，输入前馈补偿系数应实时调整。仿真分析表明该方法在不影响系统稳定性的前提下，可提高系统的频宽，减小相位滞后。 4、拖曳负载模拟系统在被动工作时，多余力的存在严重影响到系统的控制精度。文中对多余力的产生机理和特性进行了分析，得出多余力的大小不仅与拖曳绞车的速度、加速度、加速度的微分有关，同时与钢丝绳的有关。为抑制多余力干扰，在控制器中基于结构不变性原理设计了速度前馈补偿器,并进行了仿真分析。 5、对文中的理论分析和设计的控制器进行了试验研究，试验结果表明，在主动加载中，实时调整控制器参数，可以取得良好的控制效果；在被动加载中，速度前馈补偿可有效的抑制多余力干扰。同时，所研究和设计的拖曳负载模拟系统具有良好的性能，满足使用要求。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM921.541;TH137

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵俊起 ,王保生;多功能除尘模拟系统介绍[J];华北电力技术;2002年08期

2 滕少华,张巍,肖翎,陈桂清;区域可持续发展决策支持模拟系统研究[J];工业工程;2003年01期

3 陆建,王炜,梁衡弘;道路交通系统规划与管理模拟系统设计[J];交通与计算机;2004年02期

4 曾庆华;傅凝;李志强;;战略模拟系统中基于本体的知识服务机制研究[J];装备指挥技术学院学报;2005年06期

5 ;高品质航海模拟系统获奖[J];军民两用技术与产品;2009年02期

6 陈亮;熊坚;郭凤香;;基于弯道车速检验的驾驶模拟系统证实研究[J];交通信息与安全;2010年02期

7 张鼎荣;郑汉军;;电力运行模拟系统设计[J];机电信息;2012年06期

8 ;国际研究者开发16亿美元新项目 尝试模仿人脑[J];硅谷;2013年04期

9 王汉英;;负荷模拟系统[J];工程与试验;1977年06期

10 杨斌;胡庆超;;对转矩模拟系统静、动态特性改善的研究[J];机床与液压;1987年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 方凌冰;徐学帆;;浅谈电力营销客户管理信息模拟系统的建设及其应用[A];浙江电力科学发展[C];2005年

2 刘德波;;交互式水文规划分析模拟系统[A];科技创新与现代水利——2007年水利青年科技论坛论文集[C];2007年

3 傅晓云;高则尚;李宝仁;;大气温度模拟系统研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

4 王梦麟;周明;靳焰;;联合作战模拟系统通信行动评估模型的建立[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年

5 蒋剑影;石雪朋;;核爆炸毁伤指示模拟系统[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（下册）[C];2008年

6 蒋剑影;石雪朋;;核爆炸毁伤指示模拟系统[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（2）[C];2008年

7 吴小田;于海坤;代同振;周宏林;况明伟;;一种风力机模拟系统的快速构建方案[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

8 马春江;付勇智;马哲江;;基于队列结构的飞机起降管理模拟系统[A];2005全国计算机程序设计类课程教学研讨会论文集[C];2005年

9 李立甫;王雨;;基于局域网的移动通信模拟系统设计[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（上册）[C];2008年

10 王锡淮;鲍敏中;;船舶主机遥控模拟系统设计[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 吴桐 方仕钦;船舶操纵模拟系统实现“陆上开船”[N];中国船舶报;2008年

2 杨莉 姜云飞;高品质航海模拟系统获大奖[N];中国船舶报;2009年

3 袁世平、万佳伟;某团积极推进实战化训练[N];战士报;2010年

4 记者 赵晓英;鞍山动漫走向全国[N];鞍山日报　;2011年

5 姜华　杨海波;四川某预备役高炮团百组实战数据升级模拟系统[N];中国国防报;2010年

6 张军荣 邵忠红 本报记者 乔天富;大规模激光模拟系统裁定胜负[N];中国国防报;2011年

7 记者 包国俊　于春光;30载心系打赢构建26个模拟系统[N];解放军报;2009年

8 李芮晨;新加坡战术模拟系统：弹丸之地，无奈之选[N];中国国防报;2008年

9 郜光;安全教育体感模拟系统走进课堂[N];江苏教育报;2009年

10 赵雷 特约记者 李大勇;依托模拟系统开展对抗训练[N];解放军报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 李志一;流域水环境多模型耦合模拟系统的不确定性分析研究[D];清华大学;2015年

2 刁利军;电力推进负载模拟系统研究[D];北京交通大学;2008年

3 小原孝之;材料拌和离散元模拟系统的开发与应用[D];清华大学;2007年

4 孙钟雷;基于咀嚼模拟的食品质地评价研究[D];吉林大学;2012年

5 沈维军;新型双外流瘤胃模拟系统研制与运行参数研究[D];湖南农业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈宇青;电动负载力矩模拟器多余力矩产生机理及抑制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 王行顺;目标模拟系统控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 刘燕;动态负载模拟系统的控制及试验研究[D];江苏科技大学;2015年

4 胡鹏燕;压力相关反应机制下非理想爆轰的简化模拟系统[D];北京理工大学;2015年

5 周枭楠;三维溃坝模拟系统关键技术研究与实现[D];电子科技大学;2014年

6 于成志;基于FPGA的伺服系统力矩负载模拟系统设计[D];电子科技大学;2014年

7 吕玉兰;塔式起重机操作培训模拟系统的研究与实现[D];大连理工大学;2015年

8 叶世旺;深亚微米下SET故障模拟技术的研究[D];电子科技大学;2014年

9 陆斌;铁路信号联锁操作模拟系统设计与实现[D];大连理工大学;2015年

10 孙宏伟;手机战斗类游戏的数值模拟系统设计与实现[D];中国科学院大学(工程管理与信息技术学院);2015年

，

本文编号：1251126