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液壓同步頂升控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究碩士學(xué)位論文-在線瀏覽

2024-10-28 18:58本頁(yè)面
  

【正文】 .......................................................................... 48 4. 2. 6 曲面觀察器 ..................................................................................................... 49 4. 3 液壓控制系統(tǒng)模糊控制器 MATLAB 環(huán)境下的仿真 ...................................................... 49 4. 3. 1 Simulink 概述 .................................................................................................. 49 V 4. 3. 2 控制對(duì)象傳遞方程的建立 ................................................................................ 50 4. 3. 3 液壓控制系統(tǒng)的仿真 ....................................................................................... 53 第 五 章 基于灰色預(yù)測(cè)模糊控制的液壓同步頂升控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................. 59 5. 1 液壓同步頂升控制系統(tǒng) .............................................................................................. 59 5. 2 液壓同步頂升控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................................................. 59 5. 2. 1 液壓系統(tǒng) ......................................................................................................... 59 5. 2. 2 電液比例減壓閥 .............................................................................................. 61 5. 2. 3 可編程邏輯控制器 ........................................................................................... 62 5. 2. 4 PLC編程軟件 ................................................................................................. 65 5. 2. 5 PLC編程 語(yǔ)言 ................................................................................................. 66 5. 2. 6 檢測(cè)傳感器 ..................................................................................................... 67 5. 3 監(jiān)控組態(tài)軟件設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 71 5. 3. 1 組態(tài)軟件介紹 .................................................................................................. 71 5. 3. 2 WebAccess 網(wǎng)際組態(tài)軟件 ................................................................................ 72 5. 3. 3 基于 WebAccess 的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì) .............................................................. 73 5. 4 PLC 與組態(tài)軟件 WebAccess 的通信 ............................................................................ 76 第六章 總結(jié)與展望 ................................................................................................................... 78 6. 1 總結(jié) .......................................................................................................................... 78 6. 2 展望 .......................................................................................................................... 79 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................... 80 致 謝 ....................................................................................................................................... 82 第一章 緒論 1 第一章 緒論 1. 1 研究背景 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的飛速發(fā)展,像城市規(guī)劃、舊城改造、道路拓寬這樣的建筑工程劇增,尤其是各種公路、鐵路、大橋的建設(shè)與改造更是成為了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈。但其中一些建筑物因?yàn)榻ǔ蓵r(shí)間不長(zhǎng),仍然具有很大的實(shí)用價(jià)值,尤其是一些古建筑,或?qū)儆谑鼙Wo(hù)的文物,或是具有一定象征意義的人文景觀,如果對(duì)其拆除,損失更是難以估計(jì)。 同步頂升技術(shù)或稱同步移位技術(shù)的出現(xiàn),成 為了解決這一矛盾的重要方法和手段,很好地解決了這一難題。同步頂升(移位)技術(shù)最早源于大型設(shè)備與建筑物移位(頂升、平移),大型建筑物整體遷移技術(shù)是指在保證大型建筑物主體結(jié)構(gòu)完整和使用功能的前提下,將其從原址遷移到新址的技術(shù)。 其基本原理是:首先將建筑物頂起,托換到托梁上,在托梁下安裝行走或支撐動(dòng)力系統(tǒng),然后將建筑物與原基切斷,使建筑物成為可移動(dòng)體,通過施加動(dòng)力將建筑物整體遷移到指定位置,就位后再進(jìn)行新的連接。 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1. 2. 1 國(guó)外同步頂升技術(shù)的研究現(xiàn)狀 通過查找資料可知,國(guó)外的頂升技術(shù)在實(shí)際工程中應(yīng)用的比較早,比如古建筑物的移位、更換橋梁支座、頂推梁體等。 1901 年,美國(guó)依阿華大學(xué)由于校園擴(kuò)建,將三層高、重約 6000KN 的科學(xué)館進(jìn)行了整體平移,為了繞過另一棟樓,在移動(dòng)過程中采用了轉(zhuǎn)向技術(shù),將其旋轉(zhuǎn) 45 度,這一技術(shù)在當(dāng)時(shí)的土木工程界引起了極大的興趣和廣泛的評(píng)論,這座樓至今仍在使用,已經(jīng)經(jīng)受了 100 多年的考驗(yàn) [4]。大橋雄峙于美國(guó)加利福尼亞州寬 1900 多米的金門海峽之上,歷時(shí) 4 年和 10 萬多噸 鋼材,耗資達(dá) 3550萬美元建成,大橋全長(zhǎng)達(dá) 2020 米,橋面寬 米,造型宏偉壯觀、樸素?zé)o華。金門大橋抗震改造完成已經(jīng)有好幾年的時(shí)間了,經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),其加固效果良好 [5]。國(guó)內(nèi)有關(guān)專家曾經(jīng)形 象地說: “這幾乎就是在比東方明珠矮一點(diǎn)的高空建造一段長(zhǎng) 2 公里的高架道路 ”。為了解決在深谷中架設(shè)臨時(shí)橋墩、重型鋼結(jié)構(gòu)橋面架設(shè)等施工難題,美國(guó)實(shí)用動(dòng)力集團(tuán)公司和 ENERPAC 歐洲工程中心采用計(jì)算機(jī)控制同步頂升系統(tǒng)和以超高壓液壓為動(dòng)力的全自動(dòng)智能化控制橋面平推系統(tǒng)成功地解決了大橋建造中的技術(shù)難題 [8],一方面采用計(jì)算機(jī)控制同步頂升系統(tǒng)輔助橋墩建造,幫助橋墩升高到 77 米到 245 米不等;另一 方面采用特殊設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)控制超高壓液壓平移系統(tǒng),解決大橋鋼結(jié)構(gòu)橋面平移就位難題。在國(guó)內(nèi),頂升技術(shù)從 50 年代才開始發(fā)展,起初應(yīng)用于鐵路橋梁的架設(shè)、移位和落梁;從八十年代末起,液壓同步頂升技術(shù)開始在我國(guó)迅猛發(fā)展,先后應(yīng)用于上海石洞口第二電廠、上海東方明珠廣播電視塔鋼天線桅桿整體提升、北京西客站主站房鋼門門樓整體提升、浦東機(jī)場(chǎng)停機(jī)庫(kù)提升以及上海大劇院鋼屋架整體提升等一 系列重大建設(shè)工程中,獲得了巨大的成功 [9]。 2020 年 9月,跨越海河的獅子林河橋和北安橋被分別頂升 米和 米,成為我國(guó)首次進(jìn)行的橋梁整體升高工程。 2020 年,為市政建設(shè)的需要對(duì)其進(jìn)行平移約 ,并且頂升 。音樂廳整體移位工程開發(fā)了一套具有四組共 59 臺(tái)高精度頂升液壓缸的計(jì)算機(jī)控制同步頂升和頂推系統(tǒng),將建筑物第一次頂升 ,然后依靠有 自動(dòng)控制能力的 4 路同步頂推系統(tǒng),將建筑物推移至預(yù)定位置,再進(jìn)行第二次頂升 [10]。由于北引橋的橋面高度太低,按照傳統(tǒng)的施工方法,需把北引橋全部拆掉,然后再重新建造一座高度和立交高架橋相等的引橋與之相接。施工技術(shù)人員經(jīng)過 3 個(gè)月的艱苦攻關(guān)最終設(shè)計(jì)出了一套整體同步頂升方案,平均將原橋頂高了 米。施工隊(duì)將大橋立柱上的蓋梁和板梁穩(wěn)穩(wěn)托住,然后將立柱割斷,用 12 只頂力為 150 噸以上的千斤頂將橋面同步地頂升到了預(yù)定高度。經(jīng)過精密的儀器檢測(cè),北引橋整體頂升獲得了成功,橋面沒有裂縫,對(duì)接良好。由于裝車臺(tái)凈空高度不夠,影響裝車,要求整體升高 米。為了使得控制更加精確,本文考慮了更多可能會(huì)影響頂升效果的因素后,在控制中加入了模糊控制算法,對(duì)輸出量進(jìn)行優(yōu)化控制,并且為了 解決 模糊控制響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的問題,以及減小擾動(dòng)信號(hào)對(duì)模糊控制 造成的 不良 影響,在模糊控制的反饋環(huán)節(jié)加入了灰色預(yù)測(cè)模塊構(gòu)成灰色預(yù)測(cè)模糊控制系統(tǒng),結(jié)合電氣和機(jī)械部分的數(shù)學(xué)模型循序漸進(jìn)地建立起仿真模型,從理論基礎(chǔ)上證明了算法的可行性,使得控制更加精確、頂升更加安全。 全文安排如下: 第一章:緒論,本章主要闡述了本課題的研究背景、國(guó)內(nèi)外的研究狀況和實(shí)際意義。本章首先介紹了建筑物頂升的步驟,然后介紹了系統(tǒng)的總體框架、設(shè)計(jì)思想及監(jiān)控模式的選擇,并且繪制了系統(tǒng)電氣原理圖。本章首先詳述了控制系統(tǒng)各種控制策略,并且將其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。 第四章:控制算法的計(jì) 算機(jī)仿真。 第五章:系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)。 第六章:總結(jié)與展望。 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2. 1 建筑物同步頂升 2. 1. 1 頂升工作原理 建筑物同步頂升一般分為承壓、頂升、保持和帶載下降四步 : (l)承壓 在頂升前,要將建筑物與支柱連接處打斷才可以進(jìn)行頂升操作,在打斷前要讓液壓千斤頂代替支柱來承受建筑物的重量,這就要求油泵可以單獨(dú)給某個(gè)液壓千斤頂供油使其進(jìn)行單獨(dú)頂升,根據(jù)建筑構(gòu)件圖估算出各個(gè)頂升點(diǎn)近似的載荷值,調(diào)節(jié)各頂升點(diǎn)的頂升力。待各頂升點(diǎn)調(diào)整好后,調(diào)節(jié)各電液比例減壓閥使其出口壓力逐步增加,且每次增加的壓力要固定,并根據(jù)位移傳感器的采樣數(shù)據(jù)來判斷是否產(chǎn)生位移。當(dāng)位移傳感器測(cè)得微小位移時(shí),和該位移傳感器對(duì)應(yīng)的千斤頂停止動(dòng)作,即相關(guān)的電液比例減壓閥出口壓力停止變化,當(dāng)所有的出口壓力穩(wěn)定后,建筑物的重量完全由千斤頂承載,此時(shí)建筑物處于 “懸浮 ”狀態(tài),承壓步驟結(jié)束。例 如此次工程要求頂升 ,即 1200mm,液壓千斤頂?shù)牧砍虨?100mm,通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)千斤頂在接近滿量程的部分非線性比較嚴(yán)重,因此將整個(gè)頂升過程分作 15 個(gè)小步,每次頂升 80mm,逐次完成頂升過程。當(dāng) S= R 時(shí), 相應(yīng)的 千斤頂停止工作 , 閥門關(guān)閉,河海大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 千斤頂鎖死 。對(duì)于每步頂升中的位移精度,可以通過智能控制算法來提高。此種方法控制精度較高,控制方法簡(jiǎn)單,便于計(jì)算機(jī)控制,自動(dòng)化程度高。為確保安全,每個(gè)千斤頂都安裝了液控單向閥。單靠液控單向閥進(jìn)行保壓,保壓時(shí)間不能太長(zhǎng),因?yàn)榧词怪圃炀仍俑?,密封性再好,也無法避免泄漏,可以將千斤頂上自帶的橡皮圈旋起使千斤頂不能由于壓力大而自動(dòng)回油,構(gòu)成了雙保險(xiǎn),既決了安全問題,又為頂升作業(yè)帶來方便,允許千斤頂在任意位置停留 ,同時(shí),施工隊(duì)伍在短 時(shí)間內(nèi)對(duì) 隔斷處進(jìn)行焊接,盡量減少施工風(fēng)險(xiǎn) 。針對(duì)此次工程不需要使用此功能,所以在系統(tǒng)中沒有設(shè)計(jì)該功能。 2. 1. 2 設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能 青島中海油油品 1汽車裝車臺(tái)為二層混凝土框架結(jié)構(gòu),共兩
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