【摘要】：目前國(guó)內(nèi)風(fēng)電葉片制造行業(yè)內(nèi)玻璃纖維布的鋪層方式多為行車(chē)吊運(yùn)料輥輔助人工拖拽進(jìn)行鋪層作業(yè)。由于葉片模具具有復(fù)雜的曲面結(jié)構(gòu),料輥位姿調(diào)整的難度很大,工人需要手動(dòng)操縱行車(chē)軸協(xié)調(diào)作用進(jìn)行鋪層作業(yè),鋪層速度慢、精度低、易褶皺,容易將待鋪的玻璃纖維布弄臟。為提高葉片鋪層質(zhì)量,本文從影響鋪層質(zhì)量的關(guān)鍵因素:料輥位姿及多軸協(xié)調(diào)控制出發(fā),開(kāi)發(fā)了一套風(fēng)電葉片玻璃纖維布自動(dòng)鋪層控制技術(shù),旨在從理論和實(shí)踐上滿(mǎn)足葉片鋪層工藝要求。本文主要研究?jī)?nèi)容包含以下幾個(gè)方面:(1)根據(jù)葉片鋪層工藝設(shè)計(jì)要求,提出了玻璃纖維布自動(dòng)鋪層整體設(shè)計(jì)方案。基于D-H方法建立鋪層系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并進(jìn)行料輥位姿正解、位姿反解和位姿誤差分析,揭示了料輥位姿與移動(dòng)軸、旋轉(zhuǎn)軸之間的影響關(guān)系。構(gòu)建交流永磁同步伺服電機(jī)數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而在Matlab/Simulink中采用SimMechanics模塊對(duì)未加控制算法前的鋪層系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明鋪層系統(tǒng)兩種輪廓誤差分別在40 mm和4°以?xún)?nèi),鋪層精度低且抗干擾性差。(2)結(jié)合玻璃纖維布自動(dòng)鋪層系統(tǒng),提出一種魯棒自適應(yīng)交叉耦合的多軸協(xié)調(diào)控制策略。采用等距線法獲取纖維布鋪層路徑,根據(jù)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)原理采用空間圓弧逼近鋪層路徑,為后續(xù)輪廓誤差計(jì)算提供基礎(chǔ)。分別建立料輥中心位置和軸線方向輪廓誤差計(jì)算模型,采用插補(bǔ)點(diǎn)和位置誤差、姿態(tài)誤差分別計(jì)算兩種輪廓誤差,利用料輥位姿正解和位姿反解分別對(duì)兩種輪廓誤差進(jìn)行修正補(bǔ)償,并將輪廓誤差補(bǔ)償量分配給移動(dòng)軸和轉(zhuǎn)動(dòng)軸,實(shí)現(xiàn)了輪廓誤差補(bǔ)償閉環(huán)控制。針對(duì)系統(tǒng)抗干擾性差問(wèn)題,基于Narendra自適應(yīng)控制理論構(gòu)建自適應(yīng)控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)具有強(qiáng)魯棒性的自適應(yīng)律,并證明了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將魯棒自適應(yīng)控制與PID控制進(jìn)行仿真對(duì)比,同時(shí)將魯棒自適應(yīng)交叉耦合控制的多軸協(xié)調(diào)控制策略與鋪層系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型相結(jié)合進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明兩種輪廓誤差降低,系統(tǒng)響應(yīng)更快且抗干擾性增強(qiáng),葉片鋪層精度提高。(3)根據(jù)鋪層系統(tǒng)要求對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā),包括控制系統(tǒng)方案、電氣系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)和人機(jī)監(jiān)控界面。搭建風(fēng)電葉片玻璃纖維布自動(dòng)鋪層試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)LZ59.5-2.0葉片進(jìn)行SS面第二層外蒙皮自動(dòng)鋪層試驗(yàn),驗(yàn)證提出的魯棒自適應(yīng)交叉耦合控制策略的有效性。試驗(yàn)結(jié)果表明鋪層系統(tǒng)位姿軌跡與仿真軌跡基本一致,兩種輪廓誤差分別在15mm和2°以?xún)?nèi),系統(tǒng)兼具強(qiáng)自適應(yīng)性和魯棒性,滿(mǎn)足葉片鋪層工藝要求。
【圖文】：

因此，風(fēng)電葉片玻璃纖維布鋪層研究對(duì)于提高葉片使用性能具有重要意義。傳統(tǒng)的葉片殼體手工鋪層方式如圖1-1所示。由于葉片模具具有復(fù)雜的曲面結(jié)構(gòu)[5]，工人采用行車(chē)吊運(yùn)料輥沿模具表面以及智能程度更低的人工拖拽進(jìn)行鋪層作業(yè)。在鋪層過(guò)程中，行車(chē)各運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)不可避免地存在差異，易受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不確定因素的干擾，即使行車(chē)每個(gè)軸的操縱性能非常好，也很難保證料輥在多軸共同作用下實(shí)現(xiàn)連續(xù)精確的位姿軌跡控制，導(dǎo)致鋪層速度慢、定位精度低、搭接誤差大且易褶皺，同時(shí)容易將待鋪的纖維布弄臟和損壞。當(dāng)玻璃纖維布到達(dá)指定鋪層長(zhǎng)度時(shí)，工人采用手工的裁切方式，裁切精度低、裁切速度慢，降低了企業(yè)葉片生產(chǎn)質(zhì)量。針對(duì)纖維布鋪層裝備多自由度的特性，開(kāi)發(fā)一套風(fēng)電葉片玻璃纖維布自動(dòng)鋪層控制技術(shù)，研究料輥?

并分析料輥位姿誤差影響因素。構(gòu)建交流永磁同步伺服電機(jī)數(shù)學(xué)Simulink 中構(gòu)建自動(dòng)鋪層系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型，對(duì)未加控制算法前進(jìn)行仿真分析。，魯棒自適應(yīng)交叉耦合控制策略設(shè)計(jì)。分別設(shè)計(jì)了插補(bǔ)控制策略及魯棒自適應(yīng)控制算法，，然后將三者相結(jié)合，設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)制策略。將魯棒自適應(yīng)控制算法與 PID 控制進(jìn)行仿真對(duì)比，證明的優(yōu)越性，進(jìn)一步將魯棒自適應(yīng)交叉耦合控制策略與鋪層系統(tǒng)運(yùn)真分析，驗(yàn)證該控制策略在鋪層系統(tǒng)中的有效性。，玻璃纖維布自動(dòng)鋪層控制系統(tǒng)研發(fā)。根據(jù)鋪層控制系統(tǒng)要求，，分別完成了電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并開(kāi)發(fā)了一套鋪層電葉片玻璃纖維布鋪層工藝流程，搭建自動(dòng)鋪層系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，和試驗(yàn)參數(shù)，采用魯棒自適應(yīng)交叉耦合控制策略進(jìn)行葉片 SS 面試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了該控制策略的可行性和優(yōu)越主要技術(shù)路線如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM315

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韓劍光;;玻璃纖維格柵與聚酯玻璃纖維布在防治反射裂縫中的對(duì)比研究[J];公路與汽運(yùn);2009年04期

2 楊偉華;;玻璃纖維布生產(chǎn)管理問(wèn)題探討[J];玻璃纖維;2006年02期

3 侯森;采用數(shù)字化技術(shù)的7628玻璃纖維布后處理生產(chǎn)線[J];玻璃纖維;2000年05期

4 任洪田;玻璃纖維布油路罩面及其發(fā)展前景[J];遼寧交通科技;1995年06期

5 陳大年;;微孔隔熱板的制造方法[J];建材工業(yè)信息;1987年10期

6 姜克健;;玻璃纖維布韌性防水層接頭[J];建筑技術(shù);1988年01期

7 敖德晉;;尼龍油管快速修補(bǔ)法[J];機(jī)械制造;1988年06期

8 顧元棟;;聚四氟乙烯浸漬玻璃布[J];含氟材料;1988年04期

9 周書(shū)經(jīng);玻璃鋼生產(chǎn)過(guò)程中的皮炎[J];中國(guó)工業(yè)醫(yī)學(xué)雜志;1989年02期

10 曹培林;重視技術(shù)改造和開(kāi)發(fā)促進(jìn)企業(yè)不斷發(fā)展[J];玻璃纖維;1989年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 鄧小軍;楊鵬輝;錢(qián)世良;;國(guó)內(nèi)首臺(tái)針刺式高壓開(kāi)纖機(jī)的研制[A];第十三屆中國(guó)覆銅板技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

2 ;印制板用E玻璃纖維布[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)玻纖分會(huì)會(huì)議暨全國(guó)玻璃纖維專(zhuān)業(yè)情報(bào)信息網(wǎng)第三十四次年會(huì)會(huì)議資料[C];2013年

3 藍(lán)天;郭璐;吳正熙;趙明;;膜材力學(xué)特性的試驗(yàn)研究[A];第七屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1994年

4 黃奕輝;王全鳳;林建華;楊勇新;岳清瑞;;玻璃纖維布包裹加固RC柱抗震性能試驗(yàn)[A];第三屆全國(guó)FRP學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2004年

5 ;JC/T 171.1-2005涂覆玻璃纖維布 第1部分:硅橡膠涂覆玻璃纖維布[A];全國(guó)玻璃纖維專(zhuān)業(yè)情報(bào)信息網(wǎng)第二十六次工作會(huì)議暨技術(shù)研討會(huì)會(huì)刊[C];2005年

6 劉釗;張守玉;王孝軍;楊杰;;玻璃纖維布/聚苯硫醚復(fù)合材料熱壓成型新技術(shù)[A];2013年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題N：高分子加工與成型[C];2013年

7 楊廣勇;李漢民;裴志堅(jiān);楊洪建;;環(huán)氧酚醛玻璃纖維布膠板的銑削加工[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會(huì)機(jī)械加工專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（中）[C];1992年

8 劉貴;王蘇巖;周英武;;玻璃纖維布(GFRP)與高強(qiáng)混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)研究[A];“發(fā)展綠色技術(shù)，建設(shè)節(jié)約結(jié)構(gòu)”——第十四屆全國(guó)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

9 王偉;左小彪;李杰;馮志海;趙曉娟;黃偉;;玻璃纖維布增強(qiáng)阻燃改性環(huán)氧預(yù)浸料復(fù)合材料的制備[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(上冊(cè))[C];2010年

10 王溥;夏春紅;;纖維布加固磚砌體抗彎試驗(yàn)研究[A];第三屆全國(guó)FRP學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 姚綜;歐盟對(duì)我編縫玻璃纖維布反傾銷(xiāo)[N];國(guó)際商報(bào);2011年

2 記者 陳書(shū)愛(ài) 通訊員 訾現(xiàn)紅 李亞超;總投資15億元的河南龍馬玻璃纖維布項(xiàng)目開(kāi)工奠基[N];駐馬店日?qǐng)?bào);2013年

3 危良才;電子級(jí)玻璃纖維布最新發(fā)展動(dòng)態(tài)[N];中國(guó)建材報(bào);2002年

4 本報(bào)記者 鐘文;56個(gè)項(xiàng)目同時(shí)開(kāi)工 總投資177.78億元[N];成都日?qǐng)?bào);2011年

5 見(jiàn)習(xí)記者 易立權(quán);跨越兩省專(zhuān)利案終審判決發(fā)人深省[N];湖南經(jīng)濟(jì)報(bào);2005年

6 小齊;“難題”的啟示[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2000年

7 本報(bào)記者 顧奇志;維納斯 新益建材為何不侵權(quán)[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2005年

8 記者 鐘文;玻璃纖維最先進(jìn)生產(chǎn)線9月在青白江投產(chǎn)[N];成都日?qǐng)?bào);2014年

9 策劃 總編室 執(zhí)行 李利軍　蔡倩 陶露露;“神九”的紡織清單[N];中國(guó)紡織報(bào);2012年

10 黃洲東　曹丹 朱雅萍;全年減損逾2600萬(wàn)美元[N];常州日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 趙俊石;玻璃纖維增強(qiáng)楊木單板復(fù)合層板結(jié)構(gòu)與工藝研究[D];中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院;2013年

2 諶香秀;阻燃高性能熱固性樹(shù)脂及其玻璃纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的研究[D];蘇州大學(xué);2015年

3 王文煒;纖維復(fù)合材料加固鋼筋混凝土梁抗彎性能研究[D];大連理工大學(xué);2003年

4 張志勇;高阻燃熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究[D];蘇州大學(xué);2016年

5 周長(zhǎng)東;玻璃纖維聚合物加固混凝土柱的力學(xué)性能研究[D];大連理工大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胡俊;風(fēng)電葉片玻璃纖維布自動(dòng)鋪層控制技術(shù)研究[D];山東理工大學(xué);2019年

2 蔡年進(jìn);以玻璃纖維布為載體二氧化釩薄膜熱—反射率性能研究[D];上海交通大學(xué);2017年

3 任茹;字典學(xué)習(xí)在玻璃纖維布缺陷分類(lèi)中的研究[D];西安工程大學(xué);2019年

4 龔旭陽(yáng);增強(qiáng)鹵氧化鉍光催化去除氮氧化物性能的研究[D];華中師范大學(xué);2018年

5 李清慧;玻璃纖維布負(fù)載TiO_2光催化降解氣相苯的試驗(yàn)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2018年

6 李紀(jì)峰;基于機(jī)器視覺(jué)的玻璃纖維布缺陷檢測(cè)技術(shù)研究[D];鄭州大學(xué);2017年

7 胡建強(qiáng);高強(qiáng)復(fù)合玻璃纖維布與混凝土的粘結(jié)性能的試驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

8 高維未;玻璃纖維布加固混凝土梁耐久性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

9 方小強(qiáng);玻璃纖維布增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備和界面研究[D];成都理工大學(xué);2009年

10 王醉寒;玻璃纖維布及碳纖維布增強(qiáng)酚醛環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能研究[D];武漢工程大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2689459