智能氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車及其控制方法的研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina博士學(xué)位論義論文題智能氣墊轉(zhuǎn)這車及其控方法的研究作者姓名注女學(xué)科專業(yè)控制科學(xué)與工程導(dǎo)師姓名漢豐研究員高理富研究員完成時(shí)間二一五年五月博士學(xué)位論文智能氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車及其控制方法的研究作者姓名：汪步云學(xué)科專業(yè)：控制科學(xué)與工程導(dǎo)師姓名：雙豐研宄員高理富研究員完成時(shí)間：二〇一五年五月一日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor'sdegreeResearchonintelligentairtranfersys

2、temandcontrolmethodsAuthor:BuyunWangSpeciality:ControlScienceandEngineeringSupervisor:Prof.FengShuangProf.LifuGaoFinishedTime:May1st,2015中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行研宄工作所取得旳成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宄成果。與我一同工作的同志對(duì)本研宄所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明作

3、為申請(qǐng)學(xué)位的條件之一，學(xué)位論文著作權(quán)擁有者授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文編入《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》等有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人提交的電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。口公開口保密年摘要摘要?dú)鈮|轉(zhuǎn)運(yùn)車，是一種應(yīng)用于大負(fù)載的特種轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)，特別適用于不易靈活移動(dòng)的重型負(fù)載，以及不能承受震動(dòng)、對(duì)平穩(wěn)性要求很高的大型精密設(shè)備的搬運(yùn)，對(duì)于使用環(huán)境受限、大

4、噸位負(fù)載的靈活搬運(yùn)有著重要的研宄意義。由于裝備制造業(yè)和重工業(yè)應(yīng)用推動(dòng)，以及特殊環(huán)境下特種搬運(yùn)的需求，氣墊車及氣墊控制有著重要的研宄意義。聚變堆環(huán)境受到較多局限，而氣墊車路徑規(guī)劃靈活、集成度高和良好的可控性，在環(huán)境下應(yīng)用有極大的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)核聚變堆部件與車廂系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)，要求氣墊車通過遠(yuǎn)程控制從熱室到真空室完成定位、對(duì)接等一系列工作，并實(shí)現(xiàn)氣墊車全過程的穩(wěn)定行走和有效承載。因此，研制一種可用于核聚變環(huán)境下的智能氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車，是發(fā)展核聚變堆遙操作技術(shù)體系的一種關(guān)鍵技術(shù)手段和亟需的轉(zhuǎn)運(yùn)裝備。本文研究得到國家科技部重大專項(xiàng)“部件轉(zhuǎn)運(yùn)車關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)基礎(chǔ)研宄（”的支持，是

5、部件轉(zhuǎn)運(yùn)車研宄內(nèi)容的一部分。針對(duì)應(yīng)用環(huán)境和聚變堆部件轉(zhuǎn)運(yùn)車應(yīng)用要求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可用于遙操作、負(fù)載能力超過噸、定位精度優(yōu)于、路徑規(guī)劃靈活和高集成度的智能氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)有氣墊控制存在的問題，論文深入探討了氣墊的控制方法，旨在滿足聚變堆部件和車廂系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)要求，勝任精確定位、穩(wěn)定承載的作業(yè)能力。本文主要研宄內(nèi)容及創(chuàng)新性成果如下：全面、系統(tǒng)、詳細(xì)的介紹了用于聚變堆部件轉(zhuǎn)運(yùn)車的氣墊車系統(tǒng)構(gòu)建。在流體力學(xué)基礎(chǔ)上，探討了氣墊孔口出流運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，建立了氣墊氣動(dòng)伺服控制的數(shù)學(xué)模型，為氣墊控制奠定基礎(chǔ)。深入探討了氣墊的控制，包括常規(guī)、內(nèi)?？刂坪湍：岢隽艘环N氣

6、墊控制方法，并進(jìn)行了相關(guān)仿真研究。在建立氣墊狀態(tài)方程基礎(chǔ)上，將反演法與滑?？刂葡嘟Y(jié)合，提出了一種基于反演自適應(yīng)滑?？刂品椒ǎ詫?shí)現(xiàn)氣墊飛高的高精度控制。采用與對(duì)提出的控制方法進(jìn)行了聯(lián)合仿真，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的控制方法可克服氣墊工作點(diǎn)的不穩(wěn)定性，驗(yàn)證了對(duì)氣墊控制的有效性。綜上所述，本文研宄了一種用聚變堆部件和車廂系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)的智能氣墊車的系統(tǒng)構(gòu)建，深入探討了氣墊孔口出流及氣動(dòng)伺服的數(shù)學(xué)描述，并建立其狀態(tài)方程。運(yùn)用及結(jié)合智能控制方法，實(shí)現(xiàn)了氣墊飛高控制；設(shè)計(jì)了一種反演自適應(yīng)滑?？刂破?，實(shí)現(xiàn)了高精度壓力控制，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)氣墊飛高伺服控摘要制。本文研宄結(jié)果

7、可提高氣墊車作業(yè)能力與智能化水平，提高氣墊承載的穩(wěn)定性，并為氣墊車姿態(tài)與平衡的高精度控制奠定良好基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：核聚變堆，托卡馬克，氣墊轉(zhuǎn)運(yùn)車，氣墊，氣墊飛高控制ABSTRACTABSTRACTTheIATS(IntelligentAirTransferSystem)isakeysolutiontohighloadsforthespecialinstrumentwithlargescaleandheavyloads，，，，：，ABSTRACT5.Theresearchworkandachievementstestedandverifiedthecontro

8、lschemesandmethodsaccordingtothejointsim