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文檔簡(jiǎn)介
1、近現(xiàn)代,膜材由于其自身的密度小、重量輕、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、抗震性好、施工便利等一系列優(yōu)點(diǎn),在建筑、航天、航空等領(lǐng)域有普遍的應(yīng)用。但是,膜材是一種典型的非線性、各向異性的柔性復(fù)合材料,具有復(fù)雜的力學(xué)特征,其模型很難用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式精確表示。對(duì)膜材的計(jì)算分析、工藝制造、工程設(shè)計(jì),基本都是基于其材料特性參數(shù)。因此,采用合適的試驗(yàn)方法,獲取膜材的材料特性參數(shù),是膜材應(yīng)用的基礎(chǔ),對(duì)膜材的發(fā)展具有一定的推進(jìn)作用。
目前,膜材材料特性參數(shù)
2、的測(cè)量基本都是基于單軸的拉伸試驗(yàn)。但是,膜材應(yīng)用的常態(tài)是雙軸受力,與單軸受力有著明顯的差異。設(shè)計(jì)時(shí)如果只參考單軸受力試驗(yàn)的結(jié)果,容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)的不合理,產(chǎn)生安全隱患。因此,開展膜材雙軸加載試驗(yàn)研究具有理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。
針對(duì)所設(shè)計(jì)的一種膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng),本論文重點(diǎn)研究適用于不同試驗(yàn)加載方式、不同加載譜、不同膜材試件的控制策略。為此,完成了膜材特性分析及膜材雙軸試驗(yàn)要求分析、膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加載
3、控制系統(tǒng)仿真與控制策略分析、控制系統(tǒng)軟件開發(fā)、試驗(yàn)樣機(jī)制作與相關(guān)的試驗(yàn)分析等。
本論文的研究工作主要包括以下五個(gè)部分:
首先,分析了膜材的力學(xué)特性及膜材雙軸加載試驗(yàn)的試驗(yàn)要求,為膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)和參考,進(jìn)而為系統(tǒng)的控制策略的研究提供了明確的方向。
其次,根據(jù)膜材的力學(xué)特性和雙軸加載試驗(yàn)要求,設(shè)計(jì)了膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng);完成了試驗(yàn)臺(tái)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并使用SolidWorks
4、軟件建立了試驗(yàn)臺(tái)架的三維模型;確立了控制系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)加載系統(tǒng)的力閉環(huán)控制、位置閉環(huán)控制和速度閉環(huán)控制。
再次,基于AMESim軟件,建立了膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、力跟蹤特性、位置跟蹤特性和速度跟蹤特性進(jìn)行了仿真分析。
然后,根據(jù)膜材的力學(xué)特性及其雙軸加載要求,參照AMESim建模仿真的結(jié)果,設(shè)計(jì)了膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng)的控制策略,并引入了小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法;利用
5、AMESim和Simulink的聯(lián)合仿真,對(duì)所提出的控制策略及控制算法進(jìn)行了進(jìn)一步的仿真驗(yàn)證。
最后,完成了膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)軟件的開發(fā),搭建了試驗(yàn)樣機(jī)和開展了相關(guān)的加載試驗(yàn),并將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證分析。
試驗(yàn)結(jié)果表明,本論文所設(shè)計(jì)的膜材雙軸電液比例加載控制系統(tǒng)能夠滿足膜材雙軸加載試驗(yàn)的需求,具有較好的穩(wěn)定性和力/位置/速度跟蹤特性;特別是所提出的基于位置補(bǔ)償?shù)目刂撇呗院托?/p>
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