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港口岸电电缆输送装置电缆恒张力控制及控制系统设计
| 论文题名： | 港口岸电电缆输送装置电缆恒张力控制及控制系统设计 |
| 关键词： | 港口岸电;电缆输送装置;电缆恒张力;控制系统 |
| 摘要： | 港口岸电电缆输送装置是岸电连接过程中的一种关键设备，对岸电连接的效率以及安全性具有很大的影响，岸电系统的不断应用与推广促进了该装置的发展。但由于该装置的控制系统比较复杂，从而使得电缆的张力控制问题一直以来没能得到很好的解决，严重影响了电缆的使用寿命以及装置的整体性能。因此对电缆输送装置的电缆张力控制进行研究具有较强的理论意义和应用价值。 本文以岸电电缆输送装置为研究对象，以电缆的恒张力控制为目标，提出了适应岸电多工况的电缆输送装置控制策略和电缆恒张力控制算法，并设计了相应的控制系统。 首先针对电缆输送装置的需求进行了分析，并详细介绍了电缆输送装置的总体结构以及工作过程；接着在分析电缆输送装置张力产生机理和张力控制方法的基础上，提出了岸电多工况下的电缆输送装置控制策略，包括姿态调整、电缆收放、装置启停以及供电控制策略。同时，还根据电缆输送装置的实际使用情况，为其制定了相应的自保护以及上层岸电系统保护措施。 其次，建立了电缆输送装置的动力学模型，研究发现电缆输送装置控制系统是一个具有多变量、时变性、时滞性、非线性的复杂系统，使用常规PID控制电缆张力难以得到满意的控制效果。在结合神经网络和模糊控制各自优势的基础上，设计了一种基于模糊神经网络算法的恒张力控制器，利用模糊神经网络算法对PID控制参数进行整定优化，使其能够适应电缆输送装置复杂的运行工况。在Simulink中对电缆张力控制系统进行建模仿真，结果表明，所设计的张力控制器超调量小，能够较快进入稳态，并且抗干扰性强。 最后，在电缆输送装置总体结构的基础上，结合所提出的电缆输送装置控制策略和电缆恒张力控制算法，从硬件和软件这两个方面对电缆输送装置的控制系统进行了设计。之后在搭建的电缆输送装置试验平台上，对所提出的控制策略和电缆恒张力控制算法进行了实验验证。实验结果表明，本文提出的电缆输送装置控制策略针对性地解决了电缆卷盘与其它执行机构之间的联动控制问题，有效避免了岸电电缆出现松散或绷紧现象；所设计的电缆恒张力控制算法使得岸电电缆张力波动小，精度和稳定性高，对提高岸电电缆的使用寿命，改善电缆输送装置的整体性能具有重要意义。 |
| 作者： | 宋景祥 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 曹小华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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