柔性索杆结构形状控制实验系统开发

论文摘要

随着科学技术的进步，柔性索杆结构得到了广泛的应用，尤其是在航空航天、土木工程等领域。但由于最初在工程上对柔性索杆结构的形状控制是通过工作人员手动操作来完成的，其操作复杂、易出现事故，无法实时监控柔性索杆结构的位移、振动度速及加速度变化。为此，本文针对柔性索杆结构形状的智能化控制基础应用进行了研究，开发了一个柔性索杆结构形状控制实验系统。本文首先对柔性索杆结构形状主动控制的研究现状与发展进行介绍，提出了目前柔性索杆结构形状主动控制研究中遇到的主要问题。然后通过总结前人研究经验以及目前人们对柔性索杆结构形状控制的要求，设计了一个柔性索杆结构形状控制实验系统。该实验系统可以实现对柔性索杆结构形状变化的监测与控制。然后介绍了PID控制基本理论和柔性索杆结构的基本特性，搭建了一个柔性索杆结构；接着通过ANASYS软件对该结构进行有限元建模，最终通过PID控制仿真，实现了柔性索杆结构的形状控制，并得到了该结构的PID控制参数。最后，介绍了实验分析辅助软件(Photo Modeler)的基本功能及其操作方法。接着通过实验验证了柔性索杆结构形状控制实验系统的基本性能，并给出了该实验系统的形状控制曲线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 柔性索杆结构形状主动控制理论及国内外研究现状
• 1.2.1 柔性索杆结构形状主动控制理论
• 1.2.2 国外发展概况
• 1.2.3 国内发展概况
• 1.3 本文的工作
• 第二章 柔性索杆结构智能控制软硬件设计
• 2.1 引言
• 2.2 实验系统框架及选用单片机简介
• 2.3 柔性索杆结构形状控制硬件电路设计
• 2.3.1 PC 机与单片机通信电路设计
• 2.3.2 单片机与 DA 转换芯片的连接电路
• 2.3.3 电源电路
• 2.3.4 线性比例放大电路
• 2.4 柔性索杆结构智能控制软件设计
• 2.4.1 实验系统主程序设计
• 2.4.2 PC 机与单片机通信软件设计
• 2.4.3 AD 信号采集
• 2.4.4 单片机与 DA 转换芯片通信软件设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 柔性索杆结构系统建模及控制仿真
• 3.1 引言
• 3.2 柔性索杆结构简述与建立
• 3.3 柔性索杆结构建模及形状控制仿真
• 3.3.1 柔性索杆结构建模
• 3.3.2 PID 控制理论概述
• 3.3.3 柔性索杆结构形状控制仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 柔性索杆结构实验系统验证
• 4.1 引言
• 4.2 实验原理及实验操作步骤
• 4.3 实验分析软件介绍
• 4.3.1 Photo Modeler 软件介绍
• 4.3.2 Photo Modeler 软件操作步骤
• 4.4 实验分析与结论
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文完成的主要工作和结论
• 5.2 今后的工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录