深海水下液压机械手驱动系统压力适应型控制器研制

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论文研究了深海水下液压机械手驱动系统的压力适应型控制器,主要包括ECU控制单元、直流无刷电机控制器以及比例控制放大器。针对水下机械手对控制器的设计要求,完成了上述三款控制器的硬件电路研制和控制软件程序;针对深海特殊的作业环境,提出了提高控制器耐压性、可靠性的设计方案;针对比例阀箱和无刷直流电机内舱有限的装载空间,提出了控制器小型化、集成化的设计方案。论文通过抗压试验、老化试验以及调试和联调试验对研制的三款控制器性能进行了检验,实验结果表明:三款压力适应型控制器能够满足深海水下高压、潮湿等恶劣环境的作业要求;三款控制器的硬件电路和软件控制程序也满足设计要求,能够确保水下机械手稳定、可靠的进行深海作业。论文总共分为七章:第一章介绍了课题的研究背景,以及国内外深海水下液压机械手的发展状况,通过对水下机械手液压驱动系统的特点和总体构成介绍,引出了本课题的研究意义和研究内容。第二章从水下机械手液压驱动系统构成出发,提出了本课题所要研制的三款压力适应型控制器;针对深海特殊的作业环境,提出了控制器耐压性、可靠性以及其结构小型化、集成化的设计方案;最后介绍了控制器的软件开发环境和所要实现的功能。第三章详细介绍了整个电控系统抗压元器件的选型和功能电路实现,如滤波电容、电源模块以及功能模块的电容等;及电控系统闭环控制信号反馈传感器的选择及其抗压功能保证。第四章详细介绍了水下机械手整个电控系统的小型化和集成化功能和结构实现,根据电控系统的功能需求,选择了所需的集成芯片;针对控制器有限的装载空间,实现了PCB板的小型化设计。第五章介绍了包括比例控制放大器电流闭环、机械手位置闭环、电机转速闭环和电机电流闭环的水下机械手整个电控系统的闭环控制;针对闭环控制需求,还编制了一套相应的软件控制程序。第六章介绍了压力适应型控制器的抗压、可靠性和联调试验,给出了实验方法、装置和结果。第七章总结了课题的主要研究成果,并在此基础上对论文的发展前景进行了展望。
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