立式成缆机恒张力控制系统的研究
发布时间：2017-07-02 06:10
本文关键词：立式成缆机恒张力控制系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：近年来,海洋油气勘测、开发成为世界高新技术竞争的热点。脐带缆被称作“水下生产系统的神经血脉”,是海洋油气开发不可或缺的重要装备之一。立式成缆机是用于脐带缆多单元多层次成缆工艺的关键设备,成缆过程中的张力控制是关键,张力的控制精度和稳定性直接影响脐带缆的成缆质量。本论文以立式成缆机恒张力控制系统为研究对象,设计了以单片机为控制器、直流电机作为执行机构、张力传感器为检测机构的闭环恒张力控制系统。首先,介绍了立式成缆机恒张力控制的基本原理,建立张力控制动力学模型,分析影响张力控制的主要因素。其次,建立系统的控制模型,根据电枢电压平衡和力矩平衡原理得到微分方程,继而得到系统传递函数方程和状态空间方程,在Matlab/Simulink仿真环境下,完成基于传递函数方程的双闭环PID控制仿真和基于状态空间方程的带有全维状态观测器的状态反馈控制仿真。最后,在实验室条件下,设计卷绕线缆恒张力控制系统,设计控制器硬件电路模块,并系统软件设计。在实验平台上用软硬不同的线材进行实验,通过实验数据分析系统的恒张力控制效果。结果表明,系统控制运行可靠、控制算法可行、有较好的控制精度及稳定性,可以为立式成缆机恒张力控制系统的改造提供理论和实验支撑。
【关键词】：立式成缆机 恒张力控制系统 PID控制 状态反馈控制 Matlab仿真
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE95;TP273
【目录】：
- 中文摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第一章 绪论9-21
- 1.1 课题研究背景9-10
- 1.2 脐带缆工艺及设备的国内外发展现状10-14
- 1.2.1 脐带缆的发展历程10
- 1.2.2 国外脐带缆工艺及设备的发展现状10-13
- 1.2.3 国内脐带缆工艺及设备的发展现状13-14
- 1.3 张力控制系统的研究现状14-19
- 1.3.1 张力控制器的发展状况16-17
- 1.3.2 张力控制策略的研究现状17-19
- 1.4 本文的主要工作19-21
- 1.4.1 论文的研究目的19
- 1.4.2 论文的主要工作19-21
- 第二章 张力控制技术基础21-29
- 2.1 张力控制的主要方式21-22
- 2.2 PID及状态反馈张力控制原理简介22-24
- 2.2.1 PID控制原理22-23
- 2.2.2 状态反馈控制原理23-24
- 2.3 张力控制系统执行机构24-26
- 2.3.1 磁粉式张力控制系统24-25
- 2.3.2 电机张力控制系统25-26
- 2.4 张力控制系统检测机构26-28
- 2.5 本章小结28-29
- 第三章 控制系统建模及仿真29-46
- 3.1 控制系统动力学模型29-31
- 3.2 张力控制系统建模31-37
- 3.2.1 系统微分方程32-33
- 3.2.2 传递函数及根轨迹分析33-36
- 3.2.3 状态空间方程及能控能观性分析36-37
- 3.3 张力控制系统仿真37-45
- 3.3.1 基于传递函数方程的PID控制仿真37-40
- 3.3.2 基于状态空间方程的带全维状态观测器的状态反馈控制仿真40-45
- 3.4 本章小结45-46
- 第四章 张力控制系统设计46-54
- 4.1 总体框架设计46
- 4.2 系统硬件设计46-51
- 4.2.1 控制芯片选型46-47
- 4.2.2 张力信号输入模块47-48
- 4.2.3 张力信号显示模块48-49
- 4.2.4 控制信号输出模块49-51
- 4.3 系统软件设计51-53
- 4.4 本章小结53-54
- 第五章 系统测试及实验54-59
- 5.1 系统搭建及测试54-55
- 5.2 实验结果分析55-58
- 5.2.1 实验数据56
- 5.2.2 结果分析56-58
- 5.3 本章小结58-59
- 第六章 总结与展望59-61
- 6.1 总结59
- 6.2 展望59-61
- 参考文献61-64
- 致谢64-65
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许文;;锂带卷取的恒张力控制[J];新疆职业大学学报;2008年03期
2 孙瑞均;;磁粉制动器恒张力控制原理[J];有色金属加工;1996年02期
3 何吉利;;基于电液比例控制技术的卷染机恒张力控制研究[J];科技信息;2011年36期
4 田雄飞;富士Lenic－G系列传动装置恒张力开卷控制系统的浅析[J];冶金自动化;1994年03期
5 吴国平;魏丹彤;徐洁;;卷绕头恒张力控制系统[J];聚酯工业;2012年03期
6 姚建松,车世明;纸杯纸生产中的恒张力控制[J];郑州轻工业学院学报;2001年03期
7 孙s
本文编号：508770
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/508770.html
