大型柱状构件耐火试验炉电液伺服加载系统研究

摘要

一直以来，火灾防控是人类的艰巨任务，建筑构件的耐火性能和承载能力是结构工程领域里的一个重点难题。本文以大型柱状构件耐火试验炉的电液伺服加载系统为研究对象，通过对系统存在的非线性性，复杂的干扰等特性的研究，建立了系统的数学模型，并基于该模型进行了相关的仿真分析；随后结合常规PID控制策略和智能控制技术，设计了一种适用于电液伺服控制系统的非线性模糊自适应PID控制器；通过仿真和实验研究，验证了该控制策略具有较强的鲁棒性和良好的控制效果。论文主要内容： 第一章：介绍了进行建筑构件的耐火性能研究的重要性，探讨了电液伺服加载技术的研究现状.最后概括了论文的选题意义及研究内容。 第二章：详细阐述了电液伺服加载系统的总体结构，完成了液压系统与电气控制系统的设计和关键元件选型，为进一步建立系统模型打下基础。 第三章：通过电液伺服加载系统理论分析与推导，建立了阀控柱塞缸电液伺服加载系统的线性化和非线性数学模型，对两种模型进行了仿真分析，并对负载特性进行了详尽的分析，表明了研究非线性及智能控制策略的必要性。 第四章：在理论分析的基础上，针对系统的非线性特性与复杂的干扰，设计了一种非线性模糊自适应PID控制器，通过仿真分析表明该控制器较常规PID具有较强的鲁棒性和较好的控制效果。在PLC在实现了该控制算法，并进行了实验研究，实验结果进一步表明了所设计的模糊自适应PID控制器实际应用的有效性。 第五章：完成加载系统的软件设计，包括上位机与PLC的通信程序和上位机监控界面的设计。 第六章：对所做的工作进行了总结，并对下一步的研究工作作了展望。

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文摘

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致谢

1绪论

1.1论文研究背景

1.2国内外建筑构件耐火试验设备现状

1.3电液伺服加载控制技术

1.4选题意义与研究内容

2电液伺服加载系统结构设计

2.1引言

2.2系统总体结构

2.3液压系统设计与计算

2.4电气控制系统

2.5本章小结

3电液伺服加载系统的建模与分析

3.1引言

3.2模型的建立

3.3电液伺服加载系统的数学模型

3.4伺服加载系统的仿真分析

3.5负载特性对系统动态响应的影响

3.6本章小结

4模糊自适应PID控制研究

4.1引言

4.2模糊控制概述

4.3模糊自适应PID控制

4.4模糊自适应PID的仿真分析

4.5模糊自适应PID算法的PLC程序设计

4.6实验研究

4.7本章小结

5系统软件研究及实现

5.1引言

5.2上位机与下位机的通信

5.3上位机监控界面设计

5.4本章小结

6总结与展望

6.1课题总结

6.2工作展望

参考文献