一种流体流速模拟平台的设计

论文摘要

随着人类对海洋探索的不断加深,传统的检测海洋要素的方法和仪器已经无法满足现今对海洋观测的要求。海流作为海洋的三大要素之一,包括水平流和垂直流,水平流和垂直流维间差异较大,如何在实验环境下同时模拟这两种海流成为众多科研机构的研究热点。本论文以国家自然科学基金项目“可测上升流三维瞬时海流传感器的研究”(No.41076061.)为背景,设计了一种在实验环境下模拟海流的装置。首先,本文介绍了研究海洋的重要意义,指出海洋中的水平流和上升流对人类生产生活的重要作用,而为了实现在实验环境下模拟海水的水平流和上升流,本文基于速度分解原理设计了一种流体流速模拟平台。本平台采用单个电机作为驱动单元,避免了多个电机相互耦合的情况,且由于对上升流的模拟是探测器运动速度的一个分速度,这样可以避免由于低速情况下电机爬行情况的发生;该平台最大可以实现速度比值为1/500的上升流和水平流的模拟;然后,介绍了永磁同步直线电机的原理,分析了PID、模糊PID和神经网络PID三种控制算法的原理和优缺点,从理论上为流体流速模拟平台控制系统的建立提供了支撑;再者,设计了流体流速模拟平台的控制系统。主要包括驱动电机的选型、工控机的选型及控制算法的选取。采用常规PID、模糊PID和神经网络PID作为速度环进行控制系统的仿真以验证流体流速模拟平台方案的可行性,并根据仿真结果选取最优的控制算法;最后,基于凌华工控机进行了速度和位置实验,实验结果表明,当直线电机处于水平状态时采用神经网络PID作为速度环的控制器,设定直线电机目标速度为10mm/s,稳态误差可达0.05mm/s,定位精度为0.05mm。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐剑华

导师: 王虎,刘长虹

关键词: 上升流,流速模拟平台,永磁同步直线电机,神经网络,位置精度

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 海洋学,自动化技术

单位: 合肥工业大学

基金: 国家自然科学基金项目“可测上升流三维瞬时海流传感器的研究”(No.41076061.)

分类号: TP273;P715

DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000243

总页数: 89

文件大小: 6205K

下载量: 19

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