轴向移动带的建模与控制设计

《轴向移动带的建模与控制设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工程硕士学位论文轴向移动带的建模与控制设计作者姓名许冰霜学科专业控制工程校内指导老师吴忻生副教授校外指导老师李胜高级研究员所在学院自动化学科学与工程院论文提交日期2015年3月ModelingandControlDesignofAxiallyMovingBeltADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuBingshuangSupervisor：AssociateProf.WuXinshengSouthChinaUniversityofTechnologyG

2、uangzhou，China分类号：TP273学校代号：10561学号：201221014443华南理工大学硕士学位论文轴向移动带的建模与控制设计作者姓名：许冰霜指导教师姓名、职称：吴忻生副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：控制工程论文形式：应用研究研究方向：分布式参数系统控制论文提交日期：2014年12月25日论文答辩日期：2015年3月23日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：郗晓田副教授委员：游林儒、吴忻生、陈立定、胡战虎摘要伴随人类文明的发展和快速的生活节奏，轴向移动带也在现

3、代工程领域里被广泛应用，为人类发展与生活带来便利。诸如货物传送带、磁带和电梯缆绳等多种工程系统部件都有运用轴向移动带。当这些现实生活中的结构忽略弯曲应力时都可以简化为轴向运动结构。从受力方面看，轴向移动带有阻尼低、刚度小等特点；同时，在外界激励的作用下可能会发生很大形变，从而引起振动问题的发生，影响系统的工作精度和效率，同时也会减少材料的使用寿命，带来经济上的损失。随着传送带、履带、电梯缆绳等工程应用技术持续发展，轴向运动带的振动问题也引起国内外越来越多学者的重视。本文以作者所在团队自主研发贴片机中的轴向移动结构为研究对

4、象，利用主动边界控制方法研究轴向移动带的振动控制问题。主要内容如下：1.以典型的分布参数系统——轴向移动带为对象，考虑材料张力，边界未知扰动因素和轴向移动带变速运动，利用力学方法得到描述对象的偏微分等式。运用Hamilton原理推导出轴向移动带的几何非线性动力学模型。2.用Lyapunov直接法证明轴向移动带的稳定性和一致稳定性，并在移动带末端设计控制器，分别运用，实现轴向移动带振动的主动控制。本文所设计的边界控制方法可使轴向移动带在外界干扰下保持一致有界性，避免控制溢出和稳定问题。3.对所设计的控制算法，本文利用有限差

5、分法进行了数值模拟。对具有一般变速运动和具有大加减加速度变速运动的轴向移动带进行仿真，并对仿真结果进行初步分析，同时验证了本文所采用控制策略的可行性。关键词：轴向移动带；分布参数系统；偏微分方程；边界控制；Lyapunov直接法IAbstractWiththedevelopmentofhumancivilizationandthefastpaceoflife,theaxialmovingbelthasbeenusedinmanyengineeringfield.Forexample,theconveyorbelt,pap

6、ertape,tapeandelevatorcableandsoon.Alloftheseareusedtobringusconvenience.Whenignoringbendingstress,thestructureinthereallifecanbesimplifiedasanaxiallymovingbelt.Sincetheaxiallymovingbelthassmallstiffness,lowdampingandgeometricnonlinearfeature,itwilleasilybemadeto

7、vibrateunstably,whichiscausedbysmallelasticdeformation,whenthebeltisdisturbedorinlargemotion.Thevibrationwillnotonlyinfluencetheprecisionandefficiencyofsystem,butalsospeedupthefatiguedamageofstructurewhichseriouslyshortenstheservicelifeofmaterialsandbringseconomi

8、closses.Becauseofthedevelopingoftheengineeringtechnologyofconveyorbelt,crawler,elevatorcable,thevibrationcontrolresearchoftheaxiallymovingbelthasbeenconcerneda