基于无线通信的预应力张拉系统研究

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1、硕士学位论文基于无线通信的预应力张拉系统研究张巍指导老师周德俭教授冯志君副教授专业名称机械工程学科门类工学论文提交日期2015年6月8日分类号密级公开UDC学校代码10594硕士学位论文题目基于无线通信的预应力张拉系统研究英文题目Researchonpre-stressedstretchingsystembasedonwirelesscommunication姓名张巍专业名称机械设计及理论学科门类工学指导老师周德俭教授冯志君副教授论文提交日期2015.6.8论文答辩日期2015.5.23答辩委员会主席李健论文评阅人刘电霆周知进李健广西科技大学硕士学位

2、论文摘要摘要目前预应力混凝土技术已应用于土木工程界各个领域，而在预应力的施工过程中预应力筋的张拉是一个很重要的部分。预应力筋的张拉过程很复杂，需要专用设备进行操作。现阶段设计的预应力张拉设备大都采用PLC或PC机作为张拉控制系统的主控制器，主控制器通过有线或无线的通信方式对两端张拉设备进行控制。然而现有设备只保证预了应力筋张拉应力、张拉伸长量的控制精度以及双端张拉时起步阶段的同步性，随着张拉的进行，两端张拉设备的后期同步性将很难保持。对此，本文研究一种基于nRF401无线通信模块的预应力张拉控制系统。该控制系统采用主次控制模式，首先完成的工作是次控机

3、控制系统的设计，包括次控机控制系统各个功能模块的硬件电路和软件程序的设计。其次针对预应力系统无线同步张拉以及无线通信模块的设计进行了重点研究，包括两端次控机同步张拉的实现方式、张拉同步电压补偿算法研究，即在预应力筋张拉时两端张拉仪会相互通信，进行张拉同步判断，若不同步则采用同步电压补偿算法，针对不同步的位移量对位移量小的一端进行相应的控制电压补偿，实现同步张拉控制；无线通信模块的设计包括：硬件电路、PCB天线、软件研究设计。然后对控制系统主控机进行了简单的设计，即主控机的硬件选型设计及用户界面设计。最后在现有实验条件下，搭建了预应力张拉设备的模拟液压

4、系统，对本套预应力张拉控制系统进行试验验证，主要分为张拉设备主次控制对预应力筋压力和位移的张拉精度以及两端同步控制精度的验证。并将实验采集到的张拉压力和位移数据制成图表，直观的反应本套预应力张拉控制系统的张拉精度。本套预应力张拉系统利用无线通信模块在保证张拉应力、张拉伸长量的控制精度以及张拉起步阶段同步性的前提下，也能够很好的处理张拉不同步现象。张拉不同步时采用的同步电压补偿算法核心在于能够根据不同步的位移大小确定比例溢流阀的控制电压增量，从而进行液压系统的压力补偿，实现两端同步。本文对后续预应力张拉控制系统和无线同步控制的研究都将起到借鉴和指导意义

5、。关键词：预应力张拉；主次控制；无线通信；无线同步控制I广西科技大学硕士学位论文AbstractAbstractCurrentlyprestressedconcretetechnologyhasbeenappliedinvariousfieldsofcivilengineeringprofession,andtendonsaretensionedprestressedconstructioniskey.Prestressedtensionisacomplexnon-linearforcetransmission,distributionprocess

6、,stagedesignofprestressedtensiondevicepoweredbyaPLCorPCastensioncontrolsystemhostcontroller,thehostcontrollerviaawiredorwirelesscommunicationonbothendsofthetensioningdevicecontrol.However,thesedevicescanonlyguaranteethetendonstensilestress,Tensilecontrolprecisionanddouble-ended

7、longamountoftensionduringtheinitialstageofsynchronization,astensionwas,atbothendsofpost-tensioningdevicesynchronizationwillbedifficulttomaintain.Inthisregard,thisstudynRF401wirelesscommunicationmodulebasedontheprestressedtensioncontrolsystem.Thecontrolsystemusesprimaryandsecond

8、arycontrolmode,thefirsttimetocompletetheworkisdesigned