巖石力學(xué)試驗機的智能控制理論與試驗研究.pdf

1、在建筑、地質(zhì)、水力水電工程、采礦等很多行業(yè)中，大量接觸巖石，要經(jīng)常用到巖石的力學(xué)性能參數(shù)，其中巖石的“應(yīng)力．應(yīng)變”全過程曲線是一項最基本、最重要、應(yīng)用最多的性能參數(shù)，它是巖石結(jié)構(gòu)剛性和彈性全過程分析、抗震結(jié)構(gòu)以及變形等問題研究的基礎(chǔ)。這種全曲線主要是通過巖石力學(xué)試驗機來獲得的。因此，巖石力學(xué)試驗機在上述行業(yè)中顯得尤為重要，它為工程設(shè)計、施工提供科學(xué)的依據(jù)。而巖石這種材料具有特殊復(fù)雜的天然結(jié)構(gòu)，利用國內(nèi)普通實驗機往往容易引起巖樣突然破壞(

2、壓崩)，造成試驗失敗而很難獲得全面而真實的性能參數(shù)。其主要原因是試驗機控制系統(tǒng)響應(yīng)慢、性能低，剛度差。 目前國內(nèi)獲得巖石全曲線的方法大多是加大普通試驗機的剛度，還有些部門引進國外的電液伺服機。我們知道高剛性試驗機制造很困難，而引進國外的設(shè)備又非常昂貴。更主要的是國外的電液伺服機采用的都是模擬控制，其主要是采用了不變的控制器參數(shù)，這種控制方式很難與巖石力學(xué)試驗的要求相適應(yīng)。巖石試件具有兩個顯著的特點：一是不同巖石的力學(xué)特性相差很遠

3、，二是同一個試件在試驗過程中力學(xué)性能在不斷的變化。以峰值強度點為分界的前區(qū)和后區(qū)特性更是截然不同，因此采用不變的控制器參數(shù)難以保證試驗機始終保持良好的動、靜態(tài)特性。 為了解決上述問題，本論文研究了一種集計算機技術(shù)、機電一體化技術(shù)、液壓技術(shù)為一體的用計算機智能控制的電液伺服試驗機。本機主要采用的智能控制方法是模糊白適應(yīng)PID控制。這樣試驗機隨著控制對象參數(shù)的變化，而不斷改變控制器的參數(shù)，使系統(tǒng)總是處于一種最優(yōu)控制狀態(tài)，與不變的控制

4、器參數(shù)相比，具有更良好的動態(tài)特性。這是模糊自適應(yīng)PID控制在巖石力學(xué)試驗機方面新的應(yīng)用。 綜上本文的主要內(nèi)容有以下幾個方面： (1)對電液伺服系統(tǒng)進行建模，分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)兩種情況，利用MicrosoftVisual C++語言編程對該電液伺服系統(tǒng)進行動態(tài)仿真。 (2)對典型砂巖的循環(huán)載荷下的全應(yīng)力-應(yīng)變特性曲線進行分析，并建立特性曲線的數(shù)學(xué)模型。 (3)根據(jù)仿真結(jié)果，總結(jié)出控制器PID參數(shù)的變