适应富钴结壳微地形的采矿头控制系统研究与设计.pdf

中南大学硕士学位论文适应富钴结壳微地形的采矿头控制系统研究与设计姓名：李爱强申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：何清华20060101摘要大洋富钻结壳富含战略金属钻等元素，极具开采意义。然而富钻析。通过简化建模和地形匹配的方法详细研究了采矿头的切削位姿，结壳厚度的变化以及其赋存的海底微地形的复杂性使得其开采具有较大的技术难度。因此没计一套适应富钴结壳微地形的机构及其控制系统是开采富钻结壳的关键。基于这一课题，本文展开了对采矿头控制系统的研究与设计。本文首先对富钴结壳微地形进行了系统论述，并对相应的开采机构及其控制方法、富钻结壳厚度和微地形探测方法进行了对比研究分特别研究了由采矿车本身引起的切削位姿补偿，并设计了软件实现方案。然后进行了控制方案研究与设计，根据深海实际开采要求采用了广泛用于采掘机械的微控制器和监视器。完成了控制系统设计，实现了微地貌探测信号与监视器之间的串口通讯以及微控制器和监视器之间的CAN通讯，满足了在线调试和参数实时动态显示的需要，研究分析了液压冲击问题及抗干扰措施等问题。另外，考虑到液压系统的非线性、时变不确定性以及将来实际开采时影响因素的复杂性等，设计了参数模糊自整定PID控制器，仿真结果表明其具有较好的动静态特性，表现出较强的自适应能力。最后，在深水池进行了模拟料切削试验研究。结果表明该控制系统各部分协调性很好，稳定性、快速性、准确性等性能较好，具有适应微地形的能力，为将来的实际开采进行了必要的前期研究和技术储备。关键词富钻结壳开采，微地形，采矿头，切削位姿，控制系统’。terrain．matching．fThegood．neheightmicrotopographyposemicrocontrollerdynamicgoodmimeticWordsbasedseabedanalyzedcontrolandstudiedsimplifiedcompensationcauseddesigned．WbUSeddesigned．thede印·seaABSTRACTdesignsCrustsperfectKeycrustexploitation，microtopography,cuuingCobalt-richmetalcobaltabundantly,makesitiSdifncultduevariationthemicrotopography．Thusmostimportantiscorrespondingsystemwhichefficiently．Thisthesisdesignabove．systemataciallyminingmethodsdetectingcomparatively．Thenmeansmodelingmineritselfspecificallystudied．Softwareschemeformachinesrequirementsofdeepseaexploitation．TheCANcommunicationsignalmonitorserialneedson．1ineparameter’Sreal-timearemet．Thehydraulicimpactwim．nonlinearitytimeuncertaintycomplexi哆offutureexploitation，thefuzzyPIDcontroller．Simulationresultsshowthatcharacteristicsself-adapfingability．man-madeexperimentcompatibilityverystability,rapiditydeviceadaptswell，whichnecessaryresearchexploitation．head，cuttingpose，controlOceanCrustcontainsstrategicthusgreatexploitit．HoweveritscomplexitythingmakeresearchesintoFirst，thedevicescuttingbyalsOdesignedrealization．Thenchoosewidelyaccordingbetweenrealizeddebuggingdisplayanti—interferenceproblemsdealtConsideringvaryinginfluencingfactorsauthorself-tuningOWnSstaticexperimentscarriedinp001．Theeachunitaccuracywholeprovidestechnologicalcobalt-richtooutsenseaonreserveⅡ，。第