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非饱和土水压恒定试验装置是一种用来研究地下土质特性的土力学试验装置,在海洋勘察、岩土工程等领域有着广泛的应用。本文以国家863计划项目“海底60米多用途钻机系统技术开发与应用研究”为课题背景,针对海底取样沉积物室内试验研究需求,研制出一种为海底沉积物非饱和渗透试验提供恒定水压的试验装置。本文主要研究内容如下:1、根据非饱和土水压恒定试验装置的技术要求和设计方案,对装置各构成部件进行结构设计和相关计算,对其中的标准件进行选型,并利用Solidworks软件建立了装置的整体结构模型。利用ANSYS软件对装置有关零部件进行优化设计以及有限元仿真分析。2、利用LabVIEW、PLC、伺服电机等软硬件设施对非饱和土水压恒定试验装置的控制系统进行设计。针对活塞到达液压缸末端导致伺服驱动产生过位移量这一问题提出一种伺服过位移量自动消除控制方法——改进型TLC控制方法,并通过LabVIEW与PLC编程实现。利用MATLAB软件对水压恒定控制进行仿真研究,根据仿真研究结果提出一种水压恒定控制方法——改进式PID控制方法,并以PLC编程实现。3、搭建非饱和土水压恒定试验装置平台,对提出的伺服过位移量自动消除控制方法和水压恒定控制方法进行试验验证。试验结果表明,提出的相应控制方法均是有效和可行的。对装置的全压力控制范围内和全流量输出范围内的稳态误差进行检测。检测结果表明,该装置的最大水压控制误差相对于国外降低了0.5KPa,因此,其水压控制精度水平相对于国外有了一定的提升。通过对非饱和土水压恒定试验装置结构部分与控制部分较为系统地研究,为进一步研发和制造高控制精度的水压恒定试验装置提供了理论和技术支持,也为发展海底沉积物室内试验仪器建立了基础。