氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車,是一種應(yīng)用于大負(fù)載的特種轉(zhuǎn)運(yùn)平臺,特別適用于不易靈活移動(dòng)的重型負(fù)載,以及不能承受震動(dòng)、對平穩(wěn)性要求很高的大型精密設(shè)備的搬運(yùn),對于使用環(huán)境受限、大噸位負(fù)載的靈活搬運(yùn)有著重要的研究意義。由于裝備制造業(yè)和重工業(yè)應(yīng)用推動(dòng),以及特殊環(huán)境下特種搬運(yùn)的需求,氣墊車及氣墊控制有著重要的研究意義。 聚變堆環(huán)境受到較多局限,而氣墊車路徑規(guī)劃靈活、集成度高和良好的可控性,在ITER環(huán)境下應(yīng)用有極大的優(yōu)勢。針對核聚變堆部件與車廂系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn),要求氣墊車通過遠(yuǎn)程控制從熱室到真空室完成定位、對接等一系列工作,并實(shí)現(xiàn)氣墊車全過程的穩(wěn)定行走和有效承載。因此,研制一種可用于核聚變環(huán)境下的智能氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車,是發(fā)展核聚變堆遙操作技術(shù)體系的一種關(guān)鍵技術(shù)手段和亟需的轉(zhuǎn)運(yùn)裝備。 本文研究得到國家科技部重大專項(xiàng)"ITER部件轉(zhuǎn)運(yùn)車關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)基礎(chǔ)研究(NO.2012GB102002)"的支持,是ITER部件轉(zhuǎn)運(yùn)車研究內(nèi)容的一部分。針對ITER應(yīng)用環(huán)境和聚變堆部件轉(zhuǎn)運(yùn)車應(yīng)用要求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可用于遙操作、負(fù)載能力超過30噸、定位精度優(yōu)于4mm、路徑規(guī)劃靈活和高集成度的智能氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車。同時(shí),針對現(xiàn)有氣墊控制存在的問題,論文深入探討了氣墊的控制方法,旨在滿足聚變堆部件和車廂系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)要求,勝任精確定位、穩(wěn)定承載的作業(yè)能力。 本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性成果如下： 1.全面、系統(tǒng)、詳細(xì)的介紹了用于聚變堆部件轉(zhuǎn)運(yùn)車的氣墊車系統(tǒng)構(gòu)建。 2.在流體力學(xué)基礎(chǔ)上,探討了氣墊孔口出流運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,建立了氣墊氣動(dòng)伺服控制的數(shù)學(xué)模型,為氣墊控制奠定基礎(chǔ)。 3.深入探討了氣墊的PID控制,包括常規(guī)PID、內(nèi)模PID控制和模糊PID,提出了一種氣墊PID控制方法,并進(jìn)行了相關(guān)仿真研究。 4.在建立氣墊狀態(tài)方程基礎(chǔ)上,將反演法與滑模控制相結(jié)合,提出了一種基于反演自適應(yīng)滑�？刂品椒�,以實(shí)現(xiàn)氣墊飛高的高精度控制。 5.采用AMESim與MATLAB對提出的控制方法進(jìn)行了聯(lián)合仿真,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的控制方法可克服氣墊工作點(diǎn)的不穩(wěn)定性,驗(yàn)證了對氣墊控制的有效性。 綜上所述,本文研究了一種用聚變堆部件和車廂系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)的智能氣墊車的系統(tǒng)構(gòu)建,深入探討了氣墊孔口出流及氣動(dòng)伺服的數(shù)學(xué)描述,并建立其狀態(tài)方程。運(yùn)用PID及結(jié)合智能控制方法,實(shí)現(xiàn)了氣墊飛高控制；設(shè)計(jì)了一種反演自適應(yīng)滑模控制器,實(shí)現(xiàn)了高精度壓力控制,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)氣墊飛高伺服控制。本文研究結(jié)果可提高氣墊車作業(yè)能力與智能化水平,提高氣墊承載的穩(wěn)定性,并為氣墊車姿態(tài)與平衡的高精度控制奠定良好基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：U469.73;TP273
【部分圖文】：

氣塾技術(shù)也是源于對大自然的觀察，通過仿生技術(shù)和氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展而應(yīng)運(yùn)而生的[1]，如圖1.1。/WI .▲ I!圖1.1:氣墊源于對大自然的觀察將氣墊車作為專門的運(yùn)輸工具來分類并進(jìn)行深入研究，約始于上世紀(jì)50年代。早期氣墊車主要針對無路地區(qū)的應(yīng)用研宄，如雪地、灘涂和沼澤等地帶。早期研宄的氣塾車以充入高壓氣體的氣墊代替承重輪，但通過氣塾噴射出的壓縮1

圖1.2:用于雪地的重型氣墊車 圖1.3:用于雪地的氣塾車氣塾車按照驅(qū)動(dòng)方式可分為三種類型：1.推拉式氣塾車；2.履帶/半履帶式氣塾車；3.輪式氣墊車。前兩種氣塾車主要是用于野外作業(yè)，后一種氣墊車是用于結(jié)構(gòu)化環(huán)境的重載搬運(yùn)。！ i k .!‘ I ? 廣在?知 Fan'飯■?-.........，廣 PipeJtne_i II .1.,,,■,_., ,.1, . _.. I <———■fc—MMM—■■——9Q9HHB<u--'",--.嫌- -.otww.圖1.4:推拉式氣墊車 圖1.5:半履帶式氣墊車

圖1.2:用于雪地的重型氣墊車 圖1.3:用于雪地的氣塾車氣塾車按照驅(qū)動(dòng)方式可分為三種類型：1.推拉式氣塾車；2.履帶/半履帶式氣塾車；3.輪式氣墊車。前兩種氣塾車主要是用于野外作業(yè)，后一種氣墊車是用于結(jié)構(gòu)化環(huán)境的重載搬運(yùn)。！ i k .!‘ I ? 廣在?知 Fan'飯■?-.........，廣 PipeJtne_i II .1.,,,■,_., ,.1, . _.. I <———■fc—MMM—■■——9Q9HHB<u--'",--.嫌- -.otww.圖1.4:推拉式氣墊車 圖1.5:半履帶式氣墊車
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2835225