智能气垫转运车及其控制方法的研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina博士学位论义论文题智能气垫转这车及其控方法的研究作者姓名注女学科专业控制科学与工程导师姓名汉丰研究员高理富研究员完成时间二一五年五月博士学位论文智能气垫转运车及其控制方法的研究作者姓名：汪步云学科专业：控制科学与工程导师姓名：双丰研宄员高理富研究员完成时间：二〇一五年五月一日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor'sdegreeResearchonintelligentairtranfersys

2、temandcontrolmethodsAuthor:BuyunWangSpeciality:ControlScienceandEngineeringSupervisor:Prof.FengShuangProf.LifuGaoFinishedTime:May1st,2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研宄工作所取得旳成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研宄成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。中国科学技术大学学位论文授权使用声明作

3、为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密年摘要摘要气垫转运车，是一种应用于大负载的特种转运平台，特别适用于不易灵活移动的重型负载，以及不能承受震动、对平稳性要求很高的大型精密设备的搬运，对于使用环境受限、大

4、吨位负载的灵活搬运有着重要的研宄意义。由于装备制造业和重工业应用推动，以及特殊环境下特种搬运的需求，气垫车及气垫控制有着重要的研宄意义。聚变堆环境受到较多局限，而气垫车路径规划灵活、集成度高和良好的可控性，在环境下应用有极大的优势。针对核聚变堆部件与车厢系统转运，要求气垫车通过远程控制从热室到真空室完成定位、对接等一系列工作，并实现气垫车全过程的稳定行走和有效承载。因此，研制一种可用于核聚变环境下的智能气垫转运车，是发展核聚变堆遥操作技术体系的一种关键技术手段和亟需的转运装备。本文研究得到国家科技部重大专项“部件转运车关键技术及相关基础研宄（”的支持，是

5、部件转运车研宄内容的一部分。针对应用环境和聚变堆部件转运车应用要求设计并实现了一种可用于遥操作、负载能力超过吨、定位精度优于、路径规划灵活和高集成度的智能气垫转运车。同时，针对现有气垫控制存在的问题，论文深入探讨了气垫的控制方法，旨在满足聚变堆部件和车厢系统转运要求，胜任精确定位、稳定承载的作业能力。本文主要研宄内容及创新性成果如下：全面、系统、详细的介绍了用于聚变堆部件转运车的气垫车系统构建。在流体力学基础上，探讨了气垫孔口出流运动学特性，建立了气垫气动伺服控制的数学模型，为气垫控制奠定基础。深入探讨了气垫的控制，包括常规、内模控制和模糊，提出了一种气

6、垫控制方法，并进行了相关仿真研究。在建立气垫状态方程基础上，将反演法与滑模控制相结合，提出了一种基于反演自适应滑模控制方法，以实现气垫飞高的高精度控制。采用与对提出的控制方法进行了联合仿真，仿真实验结果表明，提出的控制方法可克服气垫工作点的不稳定性，验证了对气垫控制的有效性。综上所述，本文研宄了一种用聚变堆部件和车厢系统转运的智能气垫车的系统构建，深入探讨了气垫孔口出流及气动伺服的数学描述，并建立其状态方程。运用及结合智能控制方法，实现了气垫飞高控制；设计了一种反演自适应滑模控制器，实现了高精度压力控制，并在此基础上实现气垫飞高伺服控摘要制。本文研宄结果

7、可提高气垫车作业能力与智能化水平，提高气垫承载的稳定性，并为气垫车姿态与平衡的高精度控制奠定良好基础。关键词：核聚变堆，托卡马克，气垫转运车，气垫，气垫飞高控制ABSTRACTABSTRACTTheIATS(IntelligentAirTransferSystem)isakeysolutiontohighloadsforthespecialinstrumentwithlargescaleandheavyloads，，，，：，ABSTRACT5.Theresearchworkandachievementstestedandverifiedthecontro

8、lschemesandmethodsaccordingtothejointsim