大型结构件疲劳试验台控制系统设计及实现

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1、分类号学号M201271467学校代码10487密级硕士学位论文大型结构件疲劳试验台控制系统设计及实现学位申请人：杨平学科专业：轮机工程指导教师：李维嘉教授答辩日期：2015年5月22日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringDesignandImplementationofControlSystemforLargeStructureFatiguePlatformCandidate

2、:YangPingMajor:MarineEngineeringSupervisor:Prof.LiWeijiaHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人

3、承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并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。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入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和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要大型结构件在船舶中使用越来越广

4、泛。船舶在运行过程中，会受到许多周期性的载荷如波浪、风载等作用，导致大型结构件因疲劳而产生破坏，从而影响船舶的正常运行，严重时威胁相关人员的生命安全并造成极大经济损失。研究大型结构件的疲劳性能，需要对大型结构件进行疲劳试验。由于大型结构件所受负载比较复杂，因此对疲劳试验加载系统提出了高精度、高响应以及大负载的要求。电液伺服系统具有体积小、重量轻、控制精度高、响应速度快的特点，为该加载系统的实现提供了可能。本文针对一个大型结构件疲劳加载试验台控制系统的研发课题，在分析了电液力伺服控制系统特点的基础上，结合本课题加载力大、

5、精度高的特点，通过方案优选、仿真分析，设计和开发了该试验台的控制系统，并完成了系统的调试工作。具体研究工作如下。首先确定了试验台合理的控制方式。结合本课题中疲劳试验台空间有限且负载大等特点，提出了占地较少、加载力大的非对称阀控制非对称缸的力控制方式，并通过建立相应的数学模型，对试验台的动态特性进行理论分析，验证了控制方式的合理性。其次通过分析多种被试结构件的受力特点，基于满足多种型号被试件的考虑，对试验台的整体结构、试验台液压油源系统和液压加载控制系统进行了设计，并利用AMESIM对系统进行了动态仿真和校正，为系统调试

6、奠定了基础。最后，对试验台的控制系统进行了设计，包括硬件和软件两部分，硬件部分包括工控机及数据采集板卡的选择和滤波电路的设计，软件部分的工作是完成了疲劳试验台控制程序的设计，基于积分分离的PID控制方法，实现了试验台的高精度控制。课题所设计的疲劳试验台可实现大载荷、较高频率疲劳试验。其加载机构独立灵活，可以极为方便的改变加载机构的组合方式以满足不同结构件疲劳试验需要。目前该试验台已投入实际使用，累积加载次数超过千万次，试验台运行平稳，效果良好。I华中科技大学硕士学位论文关键词：大型结构件加载力控制非对称阀非对称缸II华

7、中科技大学硕士学位论文ABSTRACTMoreandmorelargestructuresareusedinship.Whenshipsaresailing,theyareaffectedbyvariousperiodicloadsuchaswaveandwind,whichcaneasilyleadstructurestothefatiguefailure.Fatiguefailureaffectsships’normaloperation,italsothreatlifesecurityofpeopleandcan

8、causegreateconomicloss.Tostudytheperformanceofthesestructures,fatiguetestisnecessary.Fortheloadofthosestructuresarecomplicate,thefatiguetestsystemmustbehighprecisiona