本文關(guān)鍵詞：變剛度拖曳負(fù)載模擬電液伺服系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 拖曳負(fù)載模擬 鋼絲繩剛度 PID控制 輸入補償 多余力

【摘要】：某拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)是模擬拖曳升沉裝置在工作中時的負(fù)載變化，實現(xiàn)拖曳升沉補償裝置實驗室半實物仿真的重要設(shè)備。目的是對拖曳升沉補償裝置進(jìn)行全面、精確的校核。拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)的研制可將傳統(tǒng)的海上實驗轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶒炇野雽嵨锓抡鎸嶒�，以縮短拖曳升沉補償裝置的研制周期，節(jié)約實驗成本。針對拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)響應(yīng)速度快，輸出力變化范圍大的要求，采用電液伺服控制實現(xiàn)拖曳負(fù)載模擬。本文的主要內(nèi)容有： 1、對某拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行了介紹，建立了拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過分析系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)鋼絲繩剛度是系統(tǒng)設(shè)計和控制的一個重要參數(shù)，影響到系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率、固有頻率、固有阻尼比。此外，升沉絞車轉(zhuǎn)角變化引起的多余力也將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的加載精度。 2、采用拉力-位移法，利用實驗得出了鋼絲繩剛度同拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)輸出力的對應(yīng)關(guān)系，得出鋼絲繩剛度隨輸出力的增加而增加，且呈非線性。通過分析系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)伯德圖，得出隨著鋼絲繩剛度的增加，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率、固有頻率隨之增加，而系統(tǒng)的阻尼比降低。然后，采用PID控制器對系統(tǒng)進(jìn)行了校正和仿真研究。 3、在主動工作模式下，由于系統(tǒng)固有頻率、阻尼比較低，單純的PID控制器很難滿足跟蹤1Hz信號時相位差小于10°的設(shè)計要求，因此在控制器中引入了輸入前饋補償。但由于鋼絲繩剛度變化的影響，輸入前饋補償系數(shù)應(yīng)實時調(diào)整。仿真分析表明該方法在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，可提高系統(tǒng)的頻寬，減小相位滯后。 4、拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)在被動工作時，多余力的存在嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的控制精度。文中對多余力的產(chǎn)生機理和特性進(jìn)行了分析，得出多余力的大小不僅與拖曳絞車的速度、加速度、加速度的微分有關(guān)，同時與鋼絲繩的有關(guān)。為抑制多余力干擾，在控制器中基于結(jié)構(gòu)不變性原理設(shè)計了速度前饋補償器,并進(jìn)行了仿真分析。 5、對文中的理論分析和設(shè)計的控制器進(jìn)行了試驗研究，試驗結(jié)果表明，在主動加載中，實時調(diào)整控制器參數(shù)，可以取得良好的控制效果；在被動加載中，速度前饋補償可有效的抑制多余力干擾。同時，所研究和設(shè)計的拖曳負(fù)載模擬系統(tǒng)具有良好的性能，滿足使用要求。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM921.541;TH137

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