本文關(guān)鍵詞：船用構(gòu)件力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)非線性控制方法研究

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【摘要】：隨著船舶工業(yè)的迅猛發(fā)展,國(guó)內(nèi)對(duì)于船用構(gòu)件的檢測(cè)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)狀,對(duì)船用構(gòu)件多種項(xiàng)目檢測(cè)的需求迫在眉睫。本文研究的船用構(gòu)件力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)是一種多功能試驗(yàn)機(jī),可以對(duì)船用構(gòu)件進(jìn)行拉、壓力測(cè)試,以及應(yīng)急拖帶等多種試驗(yàn),其控制系統(tǒng)為電液伺服控制。液壓伺服系統(tǒng)中普遍存在非線性因素,大多數(shù)研究人員忽略此因素進(jìn)行建模,使得系統(tǒng)控制性能的分析不符合實(shí)際情況,因此研究非線性系統(tǒng)控制具有很重要的理論意義。本文結(jié)合測(cè)試平臺(tái)的自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),重點(diǎn)考慮其中影響較大的非線性因素,建立測(cè)試平臺(tái)液壓伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)此模型進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)Matlab中的Simulink模塊將數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真,證明了優(yōu)化后的模型有著較好的控制特性。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)根據(jù)測(cè)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu),分析其系統(tǒng)組成各部分的特性,以便建立測(cè)試平臺(tái)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。電液伺服系統(tǒng)存在明顯的非線性因素,主要為液壓閥的流量-壓力非線性和動(dòng)力機(jī)構(gòu)中的飽和、回環(huán)及摩擦等。運(yùn)用泰勒級(jí)數(shù)近似線性化方法對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行線性化處理,得到測(cè)試平臺(tái)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。(2)由于常規(guī)泰勒級(jí)數(shù)近似線性化模型線性化過(guò)程忽略了高階項(xiàng),與實(shí)際控制系統(tǒng)有一定偏差,而狀態(tài)反饋線性化方法可以較完整的保留控制系統(tǒng)的信息�；诖�,本文考慮系統(tǒng)的非線性特征,建立控制系統(tǒng)的精確非線性數(shù)學(xué)模型,采用狀態(tài)反饋精確線性化方法將非線性數(shù)學(xué)模型線性化,消除了系統(tǒng)中的非線性因素的影響,得到狀態(tài)反饋精確線性化后的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用線性二次型最優(yōu)控制理論對(duì)狀態(tài)反饋精確線性化后的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)控制器,得到最優(yōu)控制率。(3)運(yùn)用Matlab/Simulink仿真工具對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真,分別對(duì)常規(guī)模型、添加PID控制器模型以及精確反饋線性化模型進(jìn)行仿真,分析它們的控制性能,并研究了系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)控制性能的影響。仿真結(jié)果表明在狀態(tài)反饋精確線性化的控制作用下,系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間減少了0.1s,超調(diào)量降低了3%,具有良好的穩(wěn)定性和跟蹤性能,最后通過(guò)船用應(yīng)急拖帶試驗(yàn)驗(yàn)證本控制系統(tǒng)的有效性和可行性。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U661.7;TP13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1191176