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建筑构配件组合耐火试验炉电液比例加载系统研究

作　者: 江捷
导　师: 李世伦
学　校: 浙江大学
专　业: 机械工程
关键词: 组合耐火试验炉电液比例加载模糊PID控制 MATLAB仿真
分类号: TU502.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 7次
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内容摘要

建筑物火灾的频繁发生给个人和整个社会都带来巨大的经济损失,随着防火防灾意识的加强和科技水平的进步,建筑防火设计和建筑构件耐火性能的研究,已经成为现代消防科学发展的重要课题。耐火试验炉是研究建筑构配件耐火性能的重要设备,然而受设备技术所限,国内现有的耐火试验设备只能完成单一构件的耐火性能研究,存在效率低、功能单一、实验对象受限等缺点。本课题所研究的建筑构配件组合耐火试验炉电液比例加载系统,可以实现高度3m至10.2m之间,涵盖柱、梁、墙、楼板和组合构件在内的多达15种建筑构配件的耐火加载试验,并可对其高温承载能力和材料特性实现同步研究。论文的主要研究内容如下：第一章,论述了本文的研究目的和意义。首先阐述了建筑构配件耐火试验和耐火试验炉的研究现状；然后介绍了常用的耐火试验炉加载技术和电液比例加载控制技术；最后概述了课题的研究意义和内容。第二章,研究和设计了组合耐火试验炉加载方案。首先对加载系统进行概述,针对不同构件,对加载点的布置进行了优化设计；然后完成了电液比例加载系统的原理设计、参数计算和关键元件的选型；最后分析了控制系统的原理,完成其硬件集成设计。第三章,完成对电液比例加载系统的理论分析。建立电液比例加载系统的数学模型,并从理论上对传递函数进行分析；利用MATLAB对系统模型进行仿真,获得其响应曲线,并分析其负载特性。第四章,设计了加载系统的模糊PID控制器。首先设计了系统的加载控制方案,并阐述模糊控制的概念和基本设计方法；然后设计了自适应PID控制器并进行理论分析；最后通过仿真分析,研究模糊PID控制器的稳定性和控制效果。第五章,完成加载系统的软件设计和实验研究。首先完成对系统软件的设计,包括系统上位机人机交互界面设计、PLC控制程序设计和上下位机的通讯设计；然后进行实验研究,验证软件的可行性。第六章,对课题的研究工作进行总结,并对下一步研究工作进行展望。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-14
1 绪论  14-28
  1.1 研究背景  14-16
  1.2 建筑构配件耐火试验研究现状  16-20
  1.3 耐火试验炉加载技术概述  20-22
    1.3.1 机械式加载系统  20-21
    1.3.2 液压式加载系统  21-22
  1.4 电液比例加载控制技术  22-25
    1.4.1 电液比例控制技术概述  22-23
    1.4.2 电液比例加载系统的特点  23-24
    1.4.3 电液比例加载系统的控制策略  24-25
  1.5 课题的研究意义及研究内容  25-26
    1.5.1 课题研究意义  25-26
    1.5.2 课题研究内容  26
  1.6 本章小结  26-28
2 组合耐火试验炉加载方案的设计与研究  28-54
  2.1 引言  28
  2.2 组合耐火试验炉加载系统概述  28-29
  2.3 组合炉加载方案设计  29-39
    2.3.1 加载布置方案的分析与设计  29-31
    2.3.2 构件加载点布置方案的设计  31-39
  2.4 加载点布置方案的理论分析  39-41
  2.5 组合炉电液比例加载系统设计  41-50
    2.5.1 电液比例加载系统原理  41-45
    2.5.2 液压系统主要参数计算与校核  45-50
  2.6 加载控制系统设计  50-53
    2.6.1 加载控制系统原理  50-52
    2.6.2 加载控制系统主要元件组成  52-53
  2.7 本章小结  53-54
3 电液比例加载系统建模与理论分析  54-68
  3.1 引言  54
  3.2 比例压力控制系统的数学建模  54-60
  3.3 电液比例加载系统的数学模型  60-62
  3.4 比例加载系统的仿真分析  62-64
    3.4.1 仿真软件简介  62
    3.4.2 比例加载系统线性模型仿真分析  62-64
  3.5 负载特性对系统动态响应的影响  64-67
  3.6 本章小结  67-68
4 加载系统模糊PID控制研究  68-87
  4.1 引言  68
  4.2 系统加载控制方案  68-69
  4.3 模糊控制概述  69-73
    4.3.1 模糊控制原理  69-71
    4.3.2 模糊控制器结构  71-72
    4.3.3 模糊控制器设计的基本方法  72-73
  4.4 模糊PID控制  73-79
    4.4.1 PID控制原理  73-75
    4.4.2 模糊PID控制器设计  75-79
  4.5 模糊PID控制的仿真分析  79-86
    4.5.1 加载控制仿真模型的建立  79-83
    4.5.2 仿真结果及分析  83-86
  4.6 本章小结  86-87
5 加载系统的软件设计及实现  87-94
  5.1 引言  87
  5.2 加载系统控制软件设计  87-91
    5.2.1 软件系统概述  87-88
    5.2.2 上位机操作中心的设计  88
    5.2.3 PLC控制软件设计  88-90
    5.2.4 上下位机的通讯设计  90-91
  5.3 系统样机软件实现研究  91-93
  5.4 本章小结  93-94
6 总结与展望  94-96
  6.1 论文总结  94-95
  6.2 研究内容展望  95-96
参考文献  96-99

建筑构配件组合耐火试验炉电液比例加载系统研究

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