恒张力拖拽试验平台的研究
本文选题:自动排缆 切入点:恒张力 出处:《江苏科技大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:由于传统的吊塔式试验装置,安全性能差,试验负载范围有限,效率极低,使得当前试验装置不能满足现在的试验需求。同时,由于绞车不能直接使用造价昂贵的气球试验,因此提出了恒张力拖拽试验平台的研究。该试验平台借鉴前期绞车设计成功的经验,对负载试验平台重新结构设计和缆绳张力控制方案研究。本论文主要结构与研究内容如下:第一章详细介绍恒张力拖拽试验平台的研究背景和发展趋势,仔细分析当前恒张力研究现状,简要说明了恒张力拖拽试验平台的研究意义。最后提出了试验平台需要研究的内容。第二章根据绞车的研发经验对负载试验平台方案设计,主要包括储缆绞车的设计和摩擦绞车的设计。首先,通过对绞车的不同的排缆方案进行评估和柔性化要求以及结合我们的课题选择合适的排缆方案。同时,为保护储缆筒和缆绳对摩擦绞车的减张力机构设计、张力释放轮的轮槽设计以及张力释放轮快放方式的研究,并建立三维模型展示快换摩擦轮。第三章主要讲了恒张力拖拽试验平台控制方案的研究,根据试验平台的功能选择合适的控制策略。并提出直接转矩控制概念,并详细的分析了直接转矩控制方案下定子磁链对电磁转矩的影响。同时,研究变频器中直接转矩控制在拖动系统中应用。其次,研究变频器直接转矩控制在缆绳恒张力下具体的实现。最后,在收缆与放缆的两种情况下,储缆筒驱动电机和摩擦绞车驱动电机具体如何运行。第四章主要对第二章方案设计和第三章控制方案的基础上,对试验平台进行详细机械结构的设计。包括储缆筒的长度内径和外缘直径等和摩擦轮的轮槽圈数以及外径等。同时根据负载要求和工作环境对各个电气元件分析选型,包括摩擦绞车驱动电机、储缆筒驱动电机、张力检测装置以及变频器等。第五章根据摩擦绞车驱动电机直接转矩控制策略,建立控制系统方框图。对摩擦绞车进行数学建模和恒张力控制系统中各个环节进行分析。提出摩擦绞车初始缆绳张力常规PID控制方案和模糊PID控制方案,并详细的设计了模糊控制器。第六章为论文的实验仿真内容,利用MATLAB软件建立负载试验平台摩擦绞车初始缆绳恒张力传递函数,并分别采用PID控制方案和模糊PID控制方案来模拟不同负载。同时,给定一波动张力,探究两控制方案下摩擦绞车初始缆绳张力跟随特性。最后,模拟扰动量对PID控制系统和模糊PID控制系统的影响。
[Abstract]:Because of the low safety performance, limited load range and low efficiency of the traditional crane test equipment, the current test equipment can not meet the current test requirements. At the same time, the winch can not directly use the expensive balloon test. Therefore, the research of the constant tension towing test platform is put forward, which draws lessons from the successful design experience of the previous winch. The main structure and research contents of this paper are as follows: the first chapter introduces the research background and development trend of the constant tension drag test platform in detail. The current situation of constant tension research is carefully analyzed, and the significance of the research on constant tension towing test platform is briefly explained. Finally, the contents of the test platform need to be studied. Chapter 2, according to the research and development experience of the winch, designs the scheme of the load test platform. It includes the design of storage winch and the design of friction winch. First of all, through the evaluation and flexibility requirements of different cable discharge schemes of winch and the selection of suitable cable discharge scheme according to our project, at the same time, In order to protect the tension reducing mechanism of the friction winch, the design of the wheel slot of the tension releasing wheel and the research of the fast release mode of the tension release wheel, In the third chapter, the control scheme of the constant tension towing test platform is studied, the appropriate control strategy is selected according to the function of the test platform, and the concept of direct torque control is put forward. The influence of stator flux on electromagnetic torque is analyzed in detail. At the same time, the application of direct torque control in drive system is studied. Secondly, The realization of direct torque control of inverter under constant cable tension is studied. How to operate the motor driven by storage cable cylinder and friction winch. Chapter 4th is based on the design of the second chapter and the control scheme of the third chapter. The detailed mechanical structure design of the test platform is carried out, including the length, inner diameter and outer edge diameter of the storage cable tube, the number of wheel grooves and outer diameter of the friction wheel, etc. At the same time, according to the load requirements and the working environment, each electrical element is analyzed and selected. Including friction winch drive motor, storage cable drum drive motor, tension detection device and frequency converter. Chapter 5th according to friction winch drive motor direct torque control strategy, The block diagram of the control system is established. The mathematical model of the friction winch and the analysis of each link in the constant tension control system are carried out. The conventional PID control scheme and the fuzzy PID control scheme for the initial cable tension of the friction winch are proposed. The fuzzy controller is designed in detail. Chapter 6th is the content of the experiment simulation in this paper. The initial constant tension transfer function of the friction winch is established by using MATLAB software. PID control scheme and fuzzy PID control scheme are used to simulate different loads. At the same time, given a fluctuating tension, the following characteristics of initial cable tension of friction winch under two control schemes are investigated. The influence of simulated disturbance on PID control system and fuzzy PID control system.
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH87
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,本文编号:1572057
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