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水下垂直发射井筒开关盖装置旋松紧机构控制策略研究
| 论文题名： | 水下垂直发射井筒开关盖装置旋松紧机构控制策略研究 |
| 关键词： | 潜水艇;水下垂直发射井筒;开关盖装置;旋松紧机构;控制策略 |
| 摘要： | 水下垂直发射井筒开关盖装置旋松紧机构实验平台主要用于实验室内对潜艇在水下环境的旋松紧动作进行模拟，相比于在实际潜艇上实验，该实验平台成本低、风险小且能够更便捷地进行实验。目前，因国际环境紧张以及国家安全需要，潜艇作为海中强有力的武器，亟需技术上的提升。因此，本文在装备预研教育部联合基金：“水下导弹垂直发射筒盖系统智能控制与故障诊断关键技术”的资助下，以搭建的水下垂直发射井筒开关盖装置旋松紧机构作为实验系统的研究对象，结合运动学分析、动力学分析、电机控制原理、运动轨迹设计优化方法和非线性控制等理论，深入开展水下垂直发射井筒开关盖装置旋松紧机构控制策略的研究，以期形成高精度位置控制策略，为旋松实验的精确控制提供重要的理论支持和技术手段。 首先，本文介绍了开关盖装置旋松紧机构的机械结构，对凸膜上腔压强变化进行数学建模；对旋松紧机构进行运动学分析和动力学分析，根据凸膜承压能力和旋松过程的时间精确性和运动平稳性的要求，设计并优化旋松轨迹曲线，通过模型仿真完成水下垂直发射井筒开关盖装置旋松紧机构的特性分析。 其次，对旋松紧机构电动缸的缸体和电机分别进行数学建模；为保证旋松过程中凸膜装置的安全，并且满足旋松过程的时间准确性和两台电动缸的同步性，采用结合鲁棒滑模干扰观测器的交叉耦合互补滑模控制方法生成的复合控制系统，提高其单电动缸的跟随性能以及双电动缸的同步控制性能，并通过仿真验证复合控制系统在开关盖装置旋松紧机构实验台的控制效果。 然后，为了进行水下旋松实验，设计实验环境和旋松实验流程，编写旋松紧机构上下位机控制软件，并介绍水下垂直发射井筒开关盖装置旋松紧机构的上位机监控软件组成和下位机控制软件程序和控制系统硬件组成。上位机监控界面通过LabVIEW2018设计，下位机控制软件使用MATLAB2016b中的Simulink编写，工控机中安装的是Simulink生成的xPC系统。通过上下位机之间的数据交互，完成对开关盖装置旋松紧机构的控制。 最后，根据研究的控制方法和理论，进行实验分析，在开关盖装置旋松紧机构实验台上对旋松紧机构复合控制系统的控制性能和控制精度进行实验验证。 |
| 作者： | 陶昱翰 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 沈刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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