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巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)與控制系統(tǒng)研究
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置 |
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關(guān)鍵詞
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巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)|轉(zhuǎn)臺(tái) |
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適用年級(jí)
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研究生 |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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20 （金幣如何獲得？） |
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文件格式
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caj |
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文件大小
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11931K |
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發(fā)布時(shí)間
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2014-08-10 14:41:00 |
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無(wú) |
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| 發(fā)布人 |
kj008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)與控制系統(tǒng)研究（碩士學(xué)位論文），共86頁(yè)。
【摘要】 在巖石力學(xué)領(lǐng)域,巖石試驗(yàn)機(jī)是必不可少的實(shí)驗(yàn)設(shè)備�，F(xiàn)有的巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)只能通過(guò)加載,獲得巖石應(yīng)力-應(yīng)變等宏觀力學(xué)特性,對(duì)其內(nèi)部裂紋的發(fā)生和發(fā)展,水氣在縫隙中的運(yùn)移無(wú)法觀測(cè)。研制可旋轉(zhuǎn)的巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng),配合高能加速器CT以及計(jì)算機(jī)圖像重構(gòu)技術(shù),可以獲得巖石在模擬地下環(huán)境中被壓裂的微觀特性。巖石試樣承載轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)精度決定了重構(gòu)圖像的分辨率,所以研制重載荷、變載荷作用下的高精度轉(zhuǎn)臺(tái)是可旋轉(zhuǎn)巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵,由于載荷很大且變化,采用電機(jī)配合齒輪箱的驅(qū)動(dòng)方式是必須的。在工作過(guò)程中,載荷變化引起的齒輪變形量的變化對(duì)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)精度的影響不能忽視。論文分析了齒輪傳動(dòng)彈性變形的計(jì)算方法,對(duì)齒輪嚙合過(guò)程進(jìn)行了有限元分析。根據(jù)仿真結(jié)果分析了齒輪形變對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)位置和速度精度的影響,提出了在控制系統(tǒng)中提前預(yù)補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)彌補(bǔ)位置誤差,以及利用改進(jìn)控制算法的方式來(lái)提高轉(zhuǎn)速平穩(wěn)性。在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)的仿真模型,為了提高轉(zhuǎn)臺(tái)的平穩(wěn)性,利用模糊算法對(duì)速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行改造。在仿真過(guò)程中,對(duì)速度調(diào)節(jié)器分別采用了PID控制和模糊PID控制,對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。在理論研究和仿真基礎(chǔ)上,研制了可旋轉(zhuǎn)巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的模擬樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了三軸壓力室的旋轉(zhuǎn)、軸向加載、圍壓加載、滲流加載。在模擬樣機(jī)的基礎(chǔ)上,完成了轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序編寫(xiě)。對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行了性能測(cè)試結(jié)果表明,在轉(zhuǎn)臺(tái)負(fù)載經(jīng)常發(fā)生變化的情況下,使用模糊PID控制轉(zhuǎn)臺(tái)速度動(dòng)態(tài)特性更好,超調(diào)量更小,調(diào)節(jié)時(shí)間更短,轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行更穩(wěn)定。論文研究結(jié)果對(duì)高能加速器CT多場(chǎng)耦合巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)中的高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的研制奠定了基礎(chǔ),也對(duì)變載荷、重載、高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)技術(shù)的發(fā)展具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】 巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)； 轉(zhuǎn)臺(tái)； 齒輪； 電機(jī)； 矢量控制；
目錄
中文摘要 V
ABSTRACT vii
第一章緒論 1
1.1 課題選題背景和意義 1
1.2 轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀 5
1.3 轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制技術(shù)研究現(xiàn)狀 6
1.4 高精度轉(zhuǎn)臺(tái)研制現(xiàn)狀 7
1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排 8
第二章可旋轉(zhuǎn)巖石試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)技術(shù)研究 11
2.1 巖石試驗(yàn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 11
2.1.1摩擦輪傳動(dòng)工作原理 12
2.1.2帶傳動(dòng)工作原理 13
2.1.3多點(diǎn)嚙合柔性傳動(dòng)工作原理 14
2.1.4齒輪傳動(dòng)工作原理 15
2.2 齒輪傳動(dòng)彈性變形分析 15
2.3 漸 線直齒輪的建模和有限元分析 18
2.3.1齒輪建模與有限元分析軟件的選擇 18
2.3.2漸 線直齒輪的建模 19
2.3.3有限元分析 21
2.4 結(jié)果分析 23
2.4.1齒輪的彈性變形 23
2.4.2彈性變形對(duì)轉(zhuǎn)速的影響 24
2.5 本章小結(jié) 25
第三章可旋轉(zhuǎn)巖石試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真 27
3.1 電機(jī)的選擇 27
3.2 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型 27
3.3 基于永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)分析和仿真 30
3.3.1空間矢量脈寬調(diào)制策略 31
3.3.2 SVPWM 算法實(shí)現(xiàn) 35
3.3.3轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)MATLAB仿真研究 37
3.4 模糊PID控制器設(shè)計(jì) 41
3.5 仿真結(jié)果及分析 43
3.6 本章小結(jié) 44
第四章可旋轉(zhuǎn)巖石試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 45
4.1 試驗(yàn)機(jī)機(jī)械方案研究 45
4.1.1機(jī)械同步方案 45
4.1.2電控同步方案 48
4.2 模擬樣機(jī)的研制 50
4.2.1三軸壓力室設(shè)計(jì) 51
4.2.2旋轉(zhuǎn)供液供氣 52
4.2.3模擬樣機(jī)整體設(shè)計(jì) 52
4.2.4模擬樣機(jī)制作 55
4.3 本章小結(jié) 56
第五章控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn) 57
5.1 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 57
5.2 控制系統(tǒng)硬件技術(shù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與 發(fā) 58
5.2.1控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 58
5.2.2數(shù)據(jù)釆糶卡和調(diào)理電路 58
5.3 控制系統(tǒng)調(diào)試軟件設(shè)計(jì) 61
5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 64
5.5 本章小結(jié) 64
第六章總結(jié)與展望 65
6.1 總結(jié) 65
6.2 展望 65
參考文獻(xiàn) 67
作者簡(jiǎn)歷 69
獨(dú)創(chuàng)性聲明 71
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 73
第一章緒論
1.1課題選題背景和意義
本課題的選題為巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)與控制系統(tǒng)研究,課題依托于國(guó)家自然連金置大儀器專項(xiàng)“高能加速器CT多場(chǎng)稱合巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)”的研制,旨在為多場(chǎng)親合巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)提供高速、平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái),以克服傳統(tǒng)巖石試驗(yàn)機(jī)在CT成像時(shí)存在偽影、分辨率低等缺點(diǎn)。
目前,人類對(duì)太空和對(duì)地球自身的探索都在不斷發(fā)展,但是上天容易入地難,對(duì)于地球深部的巖石力學(xué)以及運(yùn)動(dòng)規(guī)梓的探索,對(duì)于認(rèn)識(shí)地震等自然災(zāi)害的形成,天然氣、頁(yè)巖氣、石油等的 采都具有重大的意義。
當(dāng)今世界資源勘探 發(fā)已經(jīng)向地下2000到10000米的地球第二深度空間挺進(jìn),其開(kāi)發(fā)特點(diǎn)是:超深度鉆孔而且人不可入。開(kāi)發(fā)手段是必須進(jìn)行地質(zhì)體改造,實(shí)施巖石壓裂。所以必須研究巖石在深部底層壓力、溫度、磁場(chǎng)等共同作用下的破裂形成演化、氣液運(yùn)移規(guī)律以及物性變化特征,并揭示其動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程,如圖
1-1所示,這項(xiàng)研究具有重大的科學(xué)價(jià)值:
1、破裂是控制地質(zhì)體一切行為的根源,僅知道巖石破裂的現(xiàn)象、條件與狀態(tài)是不夠的,科學(xué)的深化,必須研究破裂過(guò)程;
........
相關(guān)說(shuō)明：
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