电动光电复合缆绞车牵引系统的控制特性研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liqiang20010
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为了适应我国海洋资源和环境的调查勘探向深水区域发展的趋势,光电复合缆绞车作为深海探测器的收放装置,是确保水下作业设备安全有效运行的重要装备。我国深海作业绞车主要依靠进口,国内的研发生产还处于起始阶段,因此深海绞车的国产化研制任务非常紧迫。  光电复合缆绞车集收放和通讯功能于一体,其性能的好坏直接决定水下设备作业的质量和安全。根据光电复合缆的特性和大容量收放的特点,光电复合缆绞车的结构选用牵引和储缆分离的形式。本文主要针对光电复合缆绞车的牵引系统进行控制特性的研究,展开牵引系统的力学分析,速度控制系统的建模仿真,基于 PLC平台的控制研究等方面的工作。  首先,针对光电复合缆绞车牵引系统的复合缆和卷筒的设计缺乏理论依据的关键问题,运用微积分和Matlab仿真的方法对复合缆在双卷筒上的受力进行了详细的分析,得到了牵引卷筒和复合缆的力学模型。进而讨论了摩擦系数和离心力等因素对牵引卷筒上复合缆张力衰减的影响。有限元分析结果表明,所建立的牵引卷筒上缆绳力学模型的正确性。  其次,以电动控制的牵引系统为核心,在分析三相异步电机矢量控制原理的基础上,建立牵引绞车伺服控制系统的模型。通过Matlab/Simulink软件的仿真,分别研究PID控制和其优化策略模糊PID控制下牵引绞车系统的控制特性。仿真证明模糊PID比PID控制可以更好的克服负载扰动、减小系统的超调量和提高控制精度。  最后,基于牵引绞车控制系统的功能特点和PID仿真结果,以牵引绞车为控制对象,采用以PLC和变频器为主控模块,构建了牵引绞车的控制系统,并编制了牵引绞车双滚筒的主从控制软件以及相关的人机界面。
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