智能氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車及其控制方法的研究.pdf

1、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的重型負(fù)載，以及不能承受震動、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，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)，

2、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)

3、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，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)動學(xué)特性，建立了氣墊氣動伺

4、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

5、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?？刂破?，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)。