【摘要】：水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置主要用于不同水下深度環(huán)境下的開關(guān)蓋自適應(yīng)控制策略的研究,提高筒蓋開蓋時(shí)間精確性和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,對(duì)提高潛艇反應(yīng)速度有重大意義。本文在裝備預(yù)研教育部聯(lián)合基金“水下導(dǎo)彈垂直發(fā)射筒蓋系統(tǒng)智能控制與故障診斷關(guān)鍵技術(shù)”的支持下,開展水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置自適應(yīng)控制研究。首先,根據(jù)潛艇發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置的結(jié)構(gòu),搭建水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋模擬裝置,并根據(jù)該裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析,推導(dǎo)水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置的非線性模型,并根據(jù)開關(guān)蓋過(guò)程的時(shí)間精確性和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性需求,設(shè)計(jì)開關(guān)蓋軌跡,通過(guò)模型完成水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置的特性分析。其次,為滿足開關(guān)蓋過(guò)程要求的時(shí)間精確性、開蓋到位時(shí)的角度準(zhǔn)確性以及不同水下深度環(huán)境的適應(yīng)性,采用干擾觀測(cè)器和自適應(yīng)魯棒控制方法改進(jìn)常規(guī)滑模控制器,提高開關(guān)蓋裝置的控制精度、抑制外界干擾對(duì)液壓缸定位精度的影響,并通過(guò)仿真驗(yàn)證自適應(yīng)滑�？刂破髟陂_關(guān)蓋裝置下的控制效果。然后,為了進(jìn)行水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置自適應(yīng)控制試驗(yàn),設(shè)計(jì)試驗(yàn)環(huán)境模擬和開關(guān)蓋流程,編寫開關(guān)蓋裝置上下位機(jī)控制軟件。并介紹水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置的上位機(jī)監(jiān)控軟件組成和下位機(jī)控制軟件原理和控制系統(tǒng)硬件組成。上位機(jī)監(jiān)控界面使用Labview8.5設(shè)計(jì),下位機(jī)控制軟件使用MATLAB中的Simulink編寫。通過(guò)上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互,完成對(duì)開關(guān)蓋裝置硬件的控制。最后,介紹水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置工作原理,并對(duì)控制軟件上下位機(jī)進(jìn)行測(cè)試。驗(yàn)證完成后,在水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置上對(duì)干擾觀測(cè)器、水下定深滑模控制器和水下不同深度自適應(yīng)滑�？刂破鞯目刂菩阅�、控制精度和可靠性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TJ768
【圖文】：

發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置主要用來(lái)完成發(fā)射井筒筒蓋的開啟和關(guān)究在水下環(huán)境下的開關(guān)蓋過(guò)程控制，本章首先進(jìn)行水下發(fā)射井動(dòng)學(xué)分析，得到發(fā)射井筒筒蓋推桿的運(yùn)動(dòng)軌跡和液壓缸活塞桿的關(guān)系。然后，根據(jù)水下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電型和開關(guān)蓋過(guò)程中油缸負(fù)載力變化模型。在水下發(fā)射井筒開關(guān)析中，先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)三種開關(guān)蓋參考信號(hào)；然后建關(guān)蓋裝置閉環(huán)仿真模型，最后對(duì)設(shè)計(jì)的開關(guān)蓋參考信號(hào)進(jìn)行閉開關(guān)蓋過(guò)程的時(shí)間準(zhǔn)確性和運(yùn)行的平穩(wěn)性需求設(shè)計(jì)最佳開關(guān)文自適應(yīng)控制策略的研究和實(shí)際試驗(yàn)打下基礎(chǔ)。下發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)分析(Kinematics Annderwater Launching Wellbore Switch Cover Devic發(fā)射井筒開關(guān)蓋裝置主要由發(fā)射井筒筒蓋、開關(guān)蓋液壓缸和發(fā)構(gòu)成，如圖 2-1 所示。開蓋液壓缸推桿一端固定于某處支撐點(diǎn)蓋上，推動(dòng)筒蓋使筒蓋繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖 4-7 控制算法模塊程序Figure 4-7 Control algorithm module program（5）數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸模塊的功能是將系統(tǒng)采集到的傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息、故障信息等信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，以便操作人員進(jìn)行觀測(cè)。數(shù)據(jù)傳輸模塊的開發(fā)基于雙波緩存技術(shù)原理，通過(guò)兩個(gè) Scope 實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)損傳輸。由于系統(tǒng)只需采集 9 路傳感器參考信號(hào)，但系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸中把每四路傳感器信號(hào)打包成一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，因此按照系統(tǒng)配置，添加 3 路控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包傳送，但上位機(jī)系統(tǒng)不加以采集。下位機(jī)程序編譯成功后，上位機(jī)控制軟件自動(dòng)采集下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包解析后，上位機(jī)控制系統(tǒng)可用于曲線顯示等。下位機(jī)通訊數(shù)據(jù)保存程序框圖如圖 4-8 所示。

圖 4-7 控制算法模塊程序Figure 4-7 Control algorithm module program（5）數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)傳輸模塊的功能是將系統(tǒng)采集到的傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息、故障信息等信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，以便操作人員進(jìn)行觀測(cè)。數(shù)據(jù)傳輸模塊的開發(fā)基于雙波緩存技術(shù)原理，通過(guò)兩個(gè) Scope 實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)損傳輸。由于系統(tǒng)只需采集 9 路傳感器參考信號(hào)，但系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸中把每四路傳感器信號(hào)打包成一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，因此按照系統(tǒng)配置，添加 3 路控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包傳送，但上位機(jī)系統(tǒng)不加以采集。下位機(jī)程序編譯成功后，上位機(jī)控制軟件自動(dòng)采集下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包解析后，上位機(jī)控制系統(tǒng)可用于曲線顯示等。下位機(jī)通訊數(shù)據(jù)保存程序框圖如圖 4-8 所示。

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