原形大水槽造波系统的前期研究

论文摘要

在水力学实验中,实验结果的准确性和可靠性取决于模型本身和实验环境。因此就必须更好地解决波浪与结构物之间的相互作用问题,不断改善和提高实验室的波浪模拟技术,即要求在实验室里使用造波机产生的波浪能够在力学特性和统计特征等方面与工程环境中的实际波浪相匹配。建立原形大水槽,可在室内再现现场难以捕捉的物理现象,揭示其内在的运动规律,为海岸开发利用、离岸深水港研究、港口深水化研究、水上交通环境保护、水上交通安全研究奠定坚实的技术基础。本文在交通运输部天津水运工程科学研究所水运工程应用技术基础上,结合国内外关于原形大水槽研究的理论基础,采用电机伺服控制系统,对原形大水槽造波系统进行了前期的研究工作。介绍了原形大水槽的基本概况,以及原形大水槽的结构示意图。建立了异步伺服电机数学模型,结合SVPWM技术,通过MATLAB对所建立的电机模型进行仿真,确定了所建立模型的准确性和可行性。描述了内模控制的原理和特点,建立了内模控制方式下的原形大水槽控制系统,对原形大水槽控制系统进行了分析,利用MATLAB对建立的原形大水槽进行了仿真,表明所建立的原形大水槽造波系统有很好的动态响应特性和稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及发展方向
• 1.3 项目概况
• 1.4 本文主要内容
• 第二章 原形大水槽造波机
• 2.1 原形大水槽
• 2.1.1 原形大水槽尺寸的确定
• 2.1.2 有效波数的确定
• 2.2 造波机机械结构设计
• 2.2.1 机械结构设计的总体思路
• 2.2.2 造波机安装形式方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 造波机异步伺服电机的控制研究
• 3.1 异步伺服电机模型的建立
• 3.1.1 异步电机的坐标系
• 3.1.2 异步电机的基本物理量以及空间矢量
• 3.2 建立静止坐标系下的异步电动机的数学模型
• 3.2.1 三相静止坐标系下异步电机的模型
• 3.2.2 坐标变换
• 3.3 二相同步旋转坐标系下异步电机的数学模型
• 3.4 异步伺服电机的矢量控制
• 3.4.1 磁场定向
• 3.4.2 异步电动机矢量控制方程式
• 3.5 异步伺服电机矢量控制系统的MATLAB 仿真
• 3.5.1 电压空间矢量控制原理（SVPWM）
• 3.5.2 SVPWM 算法的实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 控制系统设计
• 4.1 控制系统硬件设计
• 4.1.1 伺服电机的选择
• 4.1.2 运动控制器的选择
• 4.1.3 系统补充部件
• 4.2 控制系统软件设计
• 4.2.1 工程师站
• 4.2.2 运动控制系统软件
• 4.3 本章小结
• 第五章 原形大水槽造波机系统仿真分析
• 5.1 内模控制下的伺服系统
• 5.2 原形大水槽造波系统的动态性能仿真分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢