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中国石油大学（华东）
硕士学位论文
地质构造物理模拟实验装置伺服驱动系统的研究与设计
姓名：李旗旗申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程
指导教师：单亦先
20060401
地质构造物理模拟实验装置伺服驱动系统的研究与设计论文作者：李旗旗（控制理论与控制工程）指导教师：单办先教授任旭虎讲师摘要构造物理模拟实验是研究地质构造的一一种有效手段，是帮助地质学家认识构造变形过程、研究构造形成机制的重要方法。构造物理模拟实验的实质就是变形几何法，即几何条件是构造变形的控制因素。通常是根据实际研究对象确定模型的位移边界条件和应变方式，选择合适的实验材料，研究随着应变量的增☆日，实验模型的变形特征和演化规律。砂箱模拟实验是构造物理模拟实验最常用的‘“种。本文的主要内容是对构造物理模拟实验设备的驱动系统进行研究与没计。驱动系统是整个地质构造物理模拟实验装管的动力源。本实验装置位移工进加载系统采用电动缸传动形式．由于实验位移工进加载系统要求控制精度、稳定性、重复性、可靠性很高，综合各类驱动系统的优缺点，考虑实验要求，位移工进加载系统采用交流伺服驱动系统。在系统中，采用ＰＬＣ上伺服驱动器的方法实现对伺服电动机的控制。采用这种方案主要的优点就是司以实现单独控制，控制功能完善，可靠性高，抗干扰性能好，维护性好。装置的Ｆｆｉ气驱动控制系统采用分布式三层解决方案，处于最底层的是单元控制ＰＩ．ｃ，位于中间层的是主控ＰＬＣ，位于最顶层的是上位计算机。采用此解决方案的优点是结构明晰，各单元功能牛日对独立，便于维护，ｌＩ某一单元发生故障，不影响其他单元正常使用。经过现场实验结果表明，电气控制系统通讯速率快、数据传送准确、程序运行稳定可靠．系统精度远远超出设计要求。关键词：地质构造物理模拟实验。交流伺服系统，ＰＬＣＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎＳｅｒｖｏＤｒｉｖｉｎｇＳｙｓｔｅｍｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭｏｄｅｌｌｉｎｇＩ。ＩＱｉ—ｑｉ（ＣｏｎｔｒｏｌＴｈｅｏｒｙａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、ＤｉｒｅｔｔｅｄｂｙＰｒｏｆｅｓｓｏｒＳＨＡＮＹｉ。ｘｉａｎＲＥＮＸｕ—ｈｕＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇｃａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓａｇｏｏｄｗａｙｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｔａｎｄＳＯｈｅｌｐｇｅｏｌｏｇｉｓｔｋｎｏｗｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｃｉｓｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，Ｏｎ．Ｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｂａｓｅａｃｔｕａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ．ＴｈｅａｎｄｇｅｏｌｏｇｉｓｔｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｒｕｌｅｏｎｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｗｉｔｈｔｈｅｍｏｄｅｌｖａｒｉａｂｌｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｅｖｏｌｖｅｄａｌｏｎｇＳａｎｄ—ｂｏｘｍｏｄｅｌｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｏｆｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｒｅｓｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｄｅｓｉｇｎｏｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｒｃｈａｎｄｔｈｅｓｅｒｖｏｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｓａｎｄ—ｂｏｘ．ｓｕｐｐｌｉｅｓｔｈｅｅｎｔｉｒｅｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃ７ＦｈｅｓｅｒｖｏｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｌｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔＢｅｃａｕｓｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｌａｂｏｒｅｎｔｅｒｓｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｒｅｑｕｅｓｔｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｄｕｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｒｅｖｅｒｙｈｉｇｈ，ｗｅｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｑｕｅｓｔａｎｄｅａｃｈｋｉｎｄｓｅｒｖｏｏｆｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｃｉｄｅｔｏａｄｏｐｔＡＣＴｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔａｋｅｓＰＬＣｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｈｅｐｌａｎａｓａｓｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｏｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｅｎｔｅｒａｎｄａｄｏｐｔｓＡＣｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｅｎｔｉｒｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｉｓｔｈａｔｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｅｒｆｅｃｔｌｙｃｏｎｔｒｏｌｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＶ
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