水下振动台流固耦合研究及控制系统建模

发布时间：2023-04-17 04:45

　　海洋装备在水下工作的性能好坏需要经过水下试验来确定,因此需要进行水下振动环境模拟试验。水下振动台作为水下振动环境模拟的重要实验设备,在土木建筑水下抗震性能测试和水下设备抗振性能测试等方面得到了广泛的应用。水下振动台通过控制台面进行相应的运动来模拟水下振动环境,对连接在其台面上设备的抗震性能和水下工作性能进行测试。水下振动台在运动过程中必然会发生流固耦合现象,台面受到流体的阻力,带动流体进行振动,由于流体具有一定的质量,这一过程就相当于在台面上增加了附加质量。附加质量的引入会降低系统带宽,且系统频率响应中会出现谐振峰,针对这一现象本文提出采用三参量极点配置自校正控制器,对系统的极点配置进行自适应控制,从而保证系统的动态频率特性。本文主要完成的工作如下:首先,介绍了水下振动台的发展现状,简要阐述了流固耦合与振动台控制系统的研究概况,描述了振动台系统的工作原理及组成,进而对电液伺服振动台的动力机构进行了特性分析,并重点研究了振动台的三参量控制策略,发现三参量控制可以有效拓展系统的带宽,降低谐振峰。其次,运用流体有限元法的基本理论,详细分析了振动台流固耦合机理,建立了流固耦合的数学模型,并利用...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 水下振动台研究现状
        1.2.1 水下振动台国外发展现状
        1.2.2 水下振动台国内发展现状
    1.3 流固耦合研究概况
    1.4 电液伺服振动台控制系统研究概况
        1.4.1 振动台经典控制策略研究概况
        1.4.2 振动台现代控制策略研究概况
    1.5 论文研究的内容
第2章 振动台试验系统
    2.1 引言
    2.2 系统描述
        2.2.1 液压系统
        2.2.2 控制系统
    2.3 液压系统动力机构分析
        2.3.1 四通阀的流量方程
        2.3.2 液压缸流量连续性方程
        2.3.3 液压缸及负载的力平衡方程
        2.3.4 振动台液压系统动力机构分析
    2.4 振动台控制策略研究
        2.4.1 三参量控制原理
        2.4.2 三参量控制参数设计
    2.5 本章小结
第3章 水下振动台流固耦合动力学分析
    3.1 引言
    3.2 流固耦合方程的建立
        3.2.1 流体运动方程
        3.2.2 结构运动方程
    3.3 附加质量和附加阻尼系数计算
        3.3.1 水下振动台及其流体域建模
        3.3.2 水下振动台流体数值仿真计算
        3.3.3 附加质量和附加阻尼系数辨识
    3.4 附加质量对于振动台系统的影响
    3.5 本章小结
第4章 极点配置自校正控制研究
    4.1 引言
    4.2 极点配置自校正控制
        4.2.1 极点配置自校正调节器
        4.2.2 极点配置自校正控制器
    4.3 极点配置自校正控制器性能仿真
        4.3.1 仿真模型搭建
        4.3.2 仿真模型控制律推导
        4.3.3 仿真结果分析
    4.4 本章小结
第5章 水下振动台控制系统建模
    5.1 引言
    5.2 三参量极点配置自校正控制器设计
        5.2.1 三参量极点配置自校正控制律推导
        5.2.2 水下振动台控制系统建模
    5.3 水下振动台控制系统仿真结果分析
        5.3.1 正弦定频振动仿真
        5.3.2 正弦扫频振动仿真
        5.3.3 随机振动仿真
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3792599