巖石力學試驗機的智能控制理論與試驗研究.pdf

1、在建筑、地質、水力水電工程、采礦等很多行業(yè)中，大量接觸巖石，要經常用到巖石的力學性能參數，其中巖石的“應力．應變”全過程曲線是一項最基本、最重要、應用最多的性能參數，它是巖石結構剛性和彈性全過程分析、抗震結構以及變形等問題研究的基礎。這種全曲線主要是通過巖石力學試驗機來獲得的。因此，巖石力學試驗機在上述行業(yè)中顯得尤為重要，它為工程設計、施工提供科學的依據。而巖石這種材料具有特殊復雜的天然結構，利用國內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。其主要原因是試驗機控制系統響應慢、性能低，剛度差。 目前國內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，這種控制方式很難與巖石力學試驗的要求相適應。巖石試件具有兩個顯著的特點：一是不同巖石的力學特性相差很遠

3、，二是同一個試件在試驗過程中力學性能在不斷的變化。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、機電一體化技術、液壓技術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PID控制。這樣試驗機隨著控制對象參數的變化，而不斷改變控制器的參數，使系統總是處于一種最優(yōu)控制狀態(tài)，與不變的控制

4、器參數相比，具有更良好的動態(tài)特性。這是模糊自適應PID控制在巖石力學試驗機方面新的應用。 綜上本文的主要內容有以下幾個方面： (1)對電液伺服系統進行建模，分為線性系統和非線性系統兩種情況，利用MicrosoftVisual C++語言編程對該電液伺服系統進行動態(tài)仿真。 (2)對典型砂巖的循環(huán)載荷下的全應力-應變特性曲線進行分析，并建立特性曲線的數學模型。 (3)根據仿真結果，總結出控制器PID參數的變