海底隧道钻机控制系统设计复习课程.docx

1、海底隧道钻机控制系统设计复习课程海底隧道钻机控制系统设计海底隧道钻机控制系统设计 （此文档为word格式，下载后你可任意修改编辑） 一、海底隧道自动控制系统框图由题已知条件，设N(s)=0，则系统在给定信号R(s)下的闭环传递函数为：可求得系统在给定信号R(s)时的稳态误差为：当R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下的系统闭环传递函数为：到此可求得系统在扰动信号N(s)作用下的稳态误差为：由（1），（2）两式可得在R(s)和N(s)作用下系统的输出为：二、接下来根据不同的K值MATLAB绘制时域仿真曲线在单位阶跃输入的N(s)，R(s)时有： 此时的输入稳态误差和扰动稳态误差为：在这里我取K

2、值分别为1，20，60，100，120，150，单位阶跃输入以及单位阶跃扰动下的系统框图和响应分别为（=2）：（注：由系统的稳定性和闭环传递函数可知，极点必须位于s左半平面，故K值必须大于0）下面的分析中将输入响应和扰动响应进行分开讨论。（1）K=1系统的模拟框图为:在N(s)=0时得到的单位阶跃响应曲线，如下图: 容易看出此时系统调节时间达到二十五秒左右，不能满足题目要求。此时系统响应没有超调。令R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下得阶跃响应曲线，如下图:此时系统的扰动稳态误差为-1。K=1不能满足系统的响应时间为5s，精度为0.01的标准。（2）K=20系统的模拟框图为: 在N(s)=

3、0时得到的单位阶跃响应曲线，如下图: 此时系统的调节时间为0.92s，超调量为4%。令R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下得阶跃响应曲线，如下图:此时系统的扰动稳态误差为-0.05 ，仍然无法满足系统精度要求。由扰动稳态误差可知，只有当K=100的时候，才能满足精度要求。（3）K=60系统的模拟框图为: 在N(s)=0时得到的单位阶跃响应曲线，如下图:此时的调节时间为0.65s，超调量为15%。令R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下得阶跃响应曲线，如下图:此时系统的扰动稳态误差为-0.0167 ，仍然无法满足系统精度要求。（4）K=100系统的模拟框图为:在N(s)=0时得到的单位阶跃

4、响应曲线，如下图:此时的调节时间为0.66s，超调量为22%。令R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下得阶跃响应曲线，如下图:此时系统的扰动稳态误差为-0.01，达到了系统给的精度要求。（5）K=120系统的模拟框图为:在N(s)=0时得到的单位阶跃响应曲线，如下图:此时的调节时间为0.66s，超调量为25%。令R(s)=0时，在扰动信号N(s)作用下得阶跃响应曲线，如下图:此时系统的扰动稳态误差为-0.0083，达到了系统给的精度要求。（6）K=150系统的模拟框图为:在N(s)=0时得到的单位阶跃响应曲线，如下图:此时的调节时间为0.62s，超调量为28%。令R(s)=0时，在扰动信号N

5、(s)作用下得阶跃响应曲线，如下图:此时系统的扰动稳态误差为-0.0067，达到了系统给的精度要求。三、将各响应曲线通过编程反应在一张图当中进行比较。（一）下面将K取值分别为1，20,，60，100，120，150的单位阶跃输入（N(s)=0）的响应利用matlab编程表达在一张图中。Matlab编程：响应图为：（二）K取值分别为1，20,，60，100，120，150的单位阶跃扰动（R(s)=0）的响应利用matlab编程表达在一张图中。Matlab编程：响应图为：由以上分析，得出下面表格：增益K超调量%调节时间（=2%）输入稳态误差扰动稳态误差1-250-0.1204%0.920-0.05

6、6015%0.650-0.016710022%0.660-0.0112025%0.660-0.008315028%0.620-0.0067注：N(s)和R(s)均为单位阶跃输入从表中可以看出，随着K值的增大超调量在不断的增大，扰动稳态误差（单位阶跃输入和单位阶跃扰动的稳态误差之和）不断的减小，调节时间在减小，但当K值达到60以后调节时间的变化不大。为了满足题目要求的响应时间小于5s，精度达到0.01，同时超调量在相对比较合理范围时，在这里K值取值在100到150之间比较好。为了讨论方便，接下来取K100进行频域分析和离散化仿真。K值取100时的闭环系统的零、极点图为由图中可以看出闭环零、极点的

7、值，极点位于左半平面系统是稳定的。四、频域仿真（1）K值为100时，用matlab绘制系统的bode图：Matlab程序：由以上值可以看出，系统图的截止频率Wc=Wcp=13.2898rad/s，相角裕量=Pm=59.9290，从下图看到相频特性曲线并没有穿过-，故相角穿越频率Wg=Wcg不存在，幅值裕量为无穷大。系统的bode图：K=100时系统的nyquist图为：（2）K值为120时，用matlab绘制系统的bode图：Matlab程序：此时，系统图的截止频率Wc=Wcp=13.9343rad/s，相角裕量=Pm=56.0476，从上图看到相频特性曲线并没有穿过-，故相角穿越频率Wg=W

8、cg不存在，幅值裕量为无穷大。K=120时系统的nyquist图为：（3）K值为150时，用matlab绘制系统的bode图：Matlab程序：此时，系统图的截止频率Wc=Wcp=14.8847rad/s，相角裕量=Pm=51.3497，从上图看到相频特性曲线并没有穿过-，故相角穿越频率Wg=Wcg不存在，幅值裕量为无穷大。K=150时系统的nyquist图为：比较K=100，120，150，相频特性曲线都没有穿过-，因此通的稳定性还是很好的，随着K值增大Wc不断增大，系统的快速性不断提高。五、系统的离散化仿真设计对于系统的离散化仿真设计，在这里只取K值为100进行仿真分析，当K取大于100的

9、其他值时，可以通过同样的方式得出。与时域相对应，只有输入和只有扰动输入的情况下，先对传递函数做Z域变换：注：在这里采样周期取0.1s取采样周期为0.1s时只有输入时的响应为：只有扰动的响应为：从系统的离散化仿真中可以看出，离散化仿真与时域仿真相对应，只要采样周期T取的值足够小，响应图中看到的曲线几乎是和时域图中看到的曲线一模一样。六、心得体会（1）钻机控制系统的仿真设计，感觉K值的限定条件有点少，在精度为0.01rad的条件下，K值一般都能满足响应时间（5s）的要求，而系统的稳定性也能够得到满足，这样就只能通过超调量的大小来判断K值在哪个范围内比较合适。还有就是从系统的bode图中，无法判断不

10、同K值系统稳定性的好坏，可能是这方面懂的不是很多。在这里只用了时域和频域方法进行仿真，对于作业要求中的复域方法进行仿真没有去做，这方面没有学习。（2）本次控制系统进行仿真的关键部分我认为是对系统框图的输入和输出部分进行分开处理，即系统框图的分解，但是在频域仿真时没有对干扰项做单独的开环频域仿真，只进行了输入项的开环频域分析，觉得这样的处理没太大必要。在分析每一种K值下的系统的变化时，总感觉处理的信息不够，要么就是分析的过于简洁，不知道该再在哪方面下手，觉得分析得出来的一些结论也没有太大的实在价值，只是做了一些皮毛处理。（3）在这里就把对课程设计的一些建议也说了吧，总的来说课程设计的作用性和意义

11、性是很大的，对我们而言，正是需要一些像这样自己动手操作的而且带有开放性的课题去锻炼，知识的运用和发现其实就在这些方面，从不懂到熟悉，从茫然到认知，就好像是事物的渐进过程一样，只有经历了必不可少的过程才可能有新的突破，不过这一切都要建立在我们学生对自己的认识上，也许并不是每个人都需要这样的锻炼，但这样的锻炼于每个人却是十分宝贵的，觉得课程设计这样的作业很好，没有更好的建议了。原文已完。下文为附加文档，如不需要，下载后可以编辑删除，谢谢！施工组织设计本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理”来进行编制的。编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工

12、艺，特制定本施工组织设计。一、 工程概况：西夏建材城生活区27#、30#住宅楼位于银川市新市区，橡胶厂对面。本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。本工程耐火等级二级，屋面防水等级三级，地震防烈度为8度，设计使用年限50年。本工程建筑面积:27#楼3824.75m2;30#楼3824.75 m2。室内地坪0.00以绝对标高1110.5 m为准，总长27#楼47.28m；30#楼47.28 m。总宽27#楼14.26m；30#楼14.26 m。设计室外地坪至檐口高度18.6 00m，呈长方形布置，东西向，三个单元。本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。外墙水泥砂浆抹面

13、，外刷浅灰色墙漆。内墙面除卫生间200300瓷砖，高到顶外，其余均水泥砂桨罩面，刮二遍腻子；楼梯间内墙采用50厚胶粉聚苯颗粒保温。地面除卫生间200200防滑地砖，楼梯间50厚细石砼1：1水泥砂浆压光外，其余均采用50厚豆石砼毛地面。楼梯间单元门采用楼宇对讲门，卧室门、卫生间门采用木门，进户门采用保温防盗门。本工程窗均采用塑钢单框双玻窗，开启窗均加纱扇。本工程设计为节能型住宅，外墙均贴保温板。本工程设计为砖混结构，共六层。基础采用C30钢筋砼条形基础，上砌MU30毛石基础，砂浆采用M10水泥砂浆。一、二、三、四层墙体采用M10混合砂浆砌筑MU15多孔砖；五层以上采用M7.5混合砂浆砌筑MU15

14、多孔砖。本工程结构中使用主要材料：钢材：I级钢，II级钢；砼：基础垫层C10，基础底板、地圈梁、基础构造柱均采用C30，其余均C20。本工程设计给水管采用PPR塑料管，热熔连接；排水管采用UPVC硬聚氯乙烯管，粘接；给水管道安装除立管及安装IC卡水表的管段明设计外，其余均暗设。本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。本工程设计照明电源采用BV2.5铜芯线，插座电源等采用BV4铜芯线；除客厅为吸顶灯外，其余均采用座灯。二、 施工部署及进度计划1、工期安排本工程合同计划开工日期：2004年8月21日，竣工日期：2005年7月10日，合同工期315天。计划2004年9月15日前完成基础工程，2004

15、年12月30日完成主体结构工程，2005年6月20日完成装修工种，安装工程穿插进行，于2005年7月1日前完成。具体进度计划详见附图1（施工进度计划）。2、施工顺序基础工程工程定位线（验线）挖坑钎探（验坑）砂砾垫层的施工基础砼垫层刷环保沥青 基础放线（预检）砼条形基础刷环保沥青 毛石基础的砌筑构造柱砼地圈梁地沟回填工。结构工程结构定位放线（预检）构造柱钢筋绑扎、定位（隐检）砖墙砌筑（50cm线找平、预检）柱梁、顶板支模（预检）梁板钢筋绑扎（隐检、开盘申请）砼浇筑下一层结构定位放线重复上述施工工序直至顶。内装修工程门窗框安装室内墙面抹灰楼地面门窗安装、油漆五金安装、内部清理通水通电、竣工。外装修

16、工程外装修工程遵循先上后下原则，屋面工程（包括烟道、透气孔、压顶、找平层）结束后，进行大面积装饰，塑钢门窗在装修中逐步插入。三、 施工准备1、 现场道路本工程北靠北京西路，南临规划道路，交通较为方便。场内道路采用级配砂石铺垫，压路机压。2、 机械准备设2台搅拌机，2台水泵。现场设钢筋切断机1台，调直机1台，电焊机2台，1台对焊机。现场设木工锯，木工刨各1台。回填期间设打夯机2台。现场设塔吊2台。3、施工用电施工用电已由建设单位引入现场；根据工程特点，设总配电箱1个，塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱1个；电源均采用三相五线制；各分支均采用钢管埋地

17、；各种机械均设置接零、接地保护。具体配电箱位置详见总施工平面图。3、 施工用水施工用水采用深井水自来水，并砌筑一蓄水池进行蓄水。楼层用水采用钢管焊接给水管，每层留一出水口；给水管不置蓄水池内，由潜水泵进行送水。4、 生活用水生活用水采用自来水。5、 劳动力安排结构期间：瓦工40人；钢筋工15人；木工15人；放线工2人；材料1人；机工4人；电工2人；水暖工2人；架子工8人；电焊工2人；壮工20人。装修期间抹灰工60人；木工4人；油工8人；电工6人；水暖工10人。四、主要施工方法1、施工测量放线施工测量基本要求A、西夏建材城生活区17#、30#住宅楼定位依据：西夏建材城生活区工程总体规划图，北京路

18、、规划道路永久性定位B、根据工程特点及建筑工程施工测量规程DBI012195，4、3、2条，此工程设置精度等级为二级，测角中误差12，边长相对误差1/15000。C、根据施工组织设计中进度控制测量工作进度，明确对工程服务，对工程进度负责的工作目的。工程定位A、根据工程特点，平面布置和定位原则，设置一横一纵两条主控线即27#楼：（A）轴线和（1）轴线；30#楼：（A）轴线和（1）轴线。根据主轴线设置两条次轴线即27#楼：（H）轴线和（27）轴线；30#楼：（H）轴线和（27）轴线。 B、主、次控轴线定位时均布置引桩，引桩采用木桩，后砌一水泥砂浆砖墩；并将轴线标注在四周永久性建筑物或构造物上，施测

19、完成后报建设单位、监理单位确认后另以妥善保护。C、控轴线沿结构逐层弹在墙上，用以控制楼层定位。D、水准点：建设单位给定准点，建筑物0.00相当于绝对标高1110.500m。基础测量A、在开挖前，基坑根据平面布置，轴线控制桩为基准定出基坑长、宽度，作为拉小线的依据；根据结构要求，条基外侧1100mm为砂砾垫层边，考虑放坡，撒上白灰线，进行开挖。B、在垫层上进行基础定位放线前，以建筑物平面控制线为准，校测建筑物轴线控制桩无误后，再用经纬仪以正倒镜挑直法直接投测各轴线。C、标高由水准点引测至坑底。结构施工测量A、首层放线验收后，主控轴一引至外墙立面上，作为以上务层主轴线竖身高以测的基准。B、施工层放

20、线时，应在结构平面上校投测轴线，闭合后再测设细部尺寸和边线。C、标高竖向传递设置3个标高点，以其平均点引测水平线折平时，尽量将水准仪安置在测点范围内中心位置，进行测设。2、基坑开挖本工种设计地基换工，夯填砂砾垫层1100mm；根据此特点，采用机械大开挖，留200mm厚进行挖工、铲平。开挖时，根据现场实际土质，按规范要求1:0.33放坡，反铲挖掘机挖土。开挖出的土，根据现场实际情况，尽量留足需用的好土，多余土方挖出，避免二次搬运。人工开挖时，由技术员抄平好水平控制小木桩，用方铲铲平。挖掘机挖土应该从上而下施工，禁止采用挖空底脚的操作方法。机械挖土,先发出信号，挖土的时候，挖掘机操作范围内，不许进

21、行其他工作，装土的时候，任何人都不能停留在装土车上。3、砌筑工程材料砖：MU15多孔砖，毛石基础采用MU30毛石。砂浆：0.00以下采用M10水泥砂浆，一、二、三、四层采用M10混合砂浆，五层以上采用M7.5混合砂浆。砌筑要求A、开工前由工长对所管辖班组下发技术交底。B、砌筑前应提前浇水湿润砖块，水率保持在1015。C、砌筑采用满铺满挤“三一砌筑法“，要求灰浆饱满，灰缝812mm。D、外墙转角处应同时砌筑，内外墙交接处必须留斜槎，槎子长度不小于墙体高度的2/3，槎子必须平直、通顺。E、隔墙与墙不同时砌筑又不留成斜槎时可于墙中引出阳槎或在墙的灰缝中预埋拉结筋，每道不少于2根。F、接槎时必须将表面

22、清理干净，浇水湿润，填实砂浆，保持灰缝平直。G、砖墙按图纸要求每50mm设置26钢筋与构造柱拉结，具体要求见结构总说明。H、施工时需留置临时洞口，其侧边离交接处的墙面不少于500mm，顶部设边梁。4、钢筋工程凡进场钢筋须具备材质证明，原材料须取样试验，经复试合格后方可使用。钢筋绑扎前应仔细对照图纸进行翻样，根据翻样配料，施工前由工长对所管辖班组下发技术交底，准备施工工具，做好施工的准备工作。板中受力钢筋搭接，I级钢30d，II级钢40d，搭接位置：上部钢筋在跨中1/3范围内，下部钢筋在支座1/3范围内。钢筋保护层：基础40mm，柱、梁30mm，板20mm。保护层采用50mm50mm的水泥砂浆块

23、。板上部钢筋用马凳按梅花状支起。所有钢筋绑扎，须填写隐检记录，质评资料及目检记录，验收合格后方可进行下道工序。5、砼工程水泥进场后须做复试，经复试合格后由试验室下达配合比。施工中严格掌握各种材料的用量，并在搅拌机前进行标识，注明每立方米、每盘用量。同时搅拌时，须车车进磅，做好记录。 浇筑前，对模板内杂物及油污、泥土清理干净。投料顺序：石子水泥砂子。本工程均采用插入式振捣器，一次浇筑厚度不宜超过振捣器作用部分长度的1.25倍，捣实砼的移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍。砼浇筑后1昼夜浇水养护，养护期不少于7d，砼强度未达到1.2MPa之前不得上人作业。6、模板工程本工程模板采用钢木混合模板

24、。模板支搭的标高、截面尺寸、平整度、垂直度应达到质量验收标准，以满足其钢度，稳定性要求。模板支撑应牢固可靠，安装进程中须有防倾覆的临时固定措施。本工程选用851脱模剂，每拆除一次模板经清理后涂刷脱模剂，再重新组装，以保证砼的外观质量。6、 架子工程本工程采用双排架子防护，外设立杆距墙2m，里皮距墙50cm，立杆间距1.5m，顺水间距1.2m，间距不大于1m。 架子底部夯实，垫木板，绑扫地杆。为加强架子的稳定性，每七根立杆间设十字盖，斜杆与地面夹角60o。为防止脚平架外倾，与结构采用钢性拉接，拉接点间距附和“垂四平六“的原则。外防护架用闭目式安全网进行封闭，两平网塔接和网下口必须绑孔紧密。结构架

25、子高出作业层1m，每步架子满铺脚手板，要求严密牢固并严禁探头板。7、 装饰工程装饰工程施工前，要组织质监部门、建设、设计、施工单位四方参加的主体结构工程核验收，对已完全体分部工程进行全面检查、发现问题及时处理，清除隐患，并做好装饰前材料、机具及技术准备工作。1、根据预算所需材料数量，提出材料进场日期，在不影响施工用料的原则下，尽量减少施工用地，按照供料计划分期分批组织材料进场。2、将墙面找方垂直线，清理基层，然后冲筋，按照图纸要求，分层找平垂直，阴阳角度方正，然后拉线作灰饼。底子灰应粘结牢固，并用刮杠刮平，木抹子抹平。3、罩面应均匀一致，并应在终凝前刮平压光，上三遍灰抹子。4、油漆、涂料施工：

26、油漆工程施工时，施工环境应清洁干净，待抹灰、楼地面工程全部完工后方可施工，油漆涂刷前被涂物的表面必须干燥、清洁，刷漆时要多刷多理不流坠，达到薄厚均匀，色调一致，表面光亮。墙面涂料基层要求现整，对缝隙微小孔洞，要用腻子找平，并用砂纸磨平。为了使颜色一致，应使用同一配合比的涂料，使用时涂料搅匀，方可涂刷，接槎外留在阴阳角外必须保证涂层均匀一致表面不显刷纹。8、 楼地面工程楼地面工程只作50厚豆石砼垫层。做垫层必须先冲筋后做垫层，其平整度要控制在4mm以内，加强养护45天后，才能进行上层施工。10、层面工程1、屋面保温层及找平层必须符合设计要求，防水采用防水卷材。2、做水泥砂浆找平层表面应平整压光，

27、屋面与女儿墙交接处抹成R150mm圆角。3、本工程屋面材料防水，专业性强，为保证质量，我们请专业人员作防水层。4、原材料在使用前经化验合格后才能使用，不合格材料严禁使用。11、水、暖、电安装工程管道安装应选用合格的产品，并按设计放线，坡度值及坡向应符合图纸和规范要求。水、暖安装前做单项试压，完毕后做通、闭水后试验和打压试验，卫生间闭水试验不少于24小时。电预埋管路宜沿最近线路敷设，应尽量减少弯曲，用线管的弯曲丝接套丝，折扁裂缝焊接，管口应套丝用堵头堵塞。油漆防腐等均符合图纸各施工规范及质量评定标准。 灯具、插座、开关等器具安装，其标高位置应符合设计要求，表面应平直洁净方正。灯具、插座、开关等器

28、具必须选用合格产品，不合格产品严禁使用。做好各种绝缘接地电阻的测试和系统调整记录，检查配线的组序一定要符合设计要求。五、预防质量通病之措施本工程按优质工程进行管理与控制，其优质工程的目标体系与创优质工程的保证措施在本工程施工组织设计中做了详述。本措施不再述。创优质工程除对各分部、分项、工序工程施工中，精心操作，一丝不苟、高标准严要求作业外，关键是防止质量通病。为此，提出防止通病的作业措施如下：1、砖墙砌体组砌方法：、组砌方法：一顺一丁组砌，由于这种方法有较多的丁砖，加强了在墙体厚度方向的连结，砌体的抗压强度要高一些。、重视砖砌体水平灰缝的厚度不均与砂浆饱满度：、水平灰缝不匀：规范规定砖砌体水平

29、灰缝厚度与竖向灰缝宽度一般为10mm，但不应小于8mm，也不应小于12mm。砂浆的作用：一是铺平砖的砌筑表面，二是将块体砖粘接成一个整体。规范中之所以有厚度和宽度要求，是由于灰缝过薄，使砌体产生不均匀受力，影响砌体随载能力。如果灰缝过厚，由于砂浆抗压强度低于压的抗压可度。在荷载作用下，会增大砂浆的横向变形，降低砌体的强度。试验研究表明，当水平灰缝为12mm时，砖砌体的抗压强度极限，仅为10mm厚时的7075，所以要保证水平灰缝厚度在812mm之间。怎样确保水平灰缝的厚度呢？A、皮数杆上，一定将缝厚度标明、标准。B、砌砖时，一定要按皮数杆的分层挂线，将小线接紧，跟线铺灰，跟线砌筑。C、砌浆所用之

30、中砂，一定要过筛，将大于5mm的砂子筛掉。D、要选砖，将过厚的砖剔掉。E、均匀铺灰，务使铺灰之厚度均匀一致。坚持“一块砖、一铲灰、一揉挤“的“三一“砌砖法“。砂浆必须满铺，确保砂浆饱满度。规范规定：多孔砖砌体，水平灰缝的砂浆饱满度不得低于80，这是因为，灰缝的饱满度，对砌体的强度影响很大。比如：根据试验研究，当水平灰缝满足80以上，竖缝饱满度满足60以上时，砌体强度较不饱满时，要提高23倍，怎样保证灰缝饱满度呢？A、支持使用所述的“三一“砌砖法，即“一块砖、一铲灰、一揉挤“。B、水平缝用铺浆法（铺浆长度50cm）砌筑，竖缝用挤浆法砌筑，竖缝还要畏助以加浆法，以使竖向饱满，绝不可用水冲灌浆法。C、砂浆使用时，如有淅水，须作二次拌合后再用。绝不可加水二次拌合。拌好的砂浆，须于3小时之内使用完毕。D、不可以干砖砌筑。淋砖时，一般以15含水率为宜。（约砖块四周浸水15mm左右）。注意砌砖时的拉结筋的留置方法：砖砌体的拉结筋留置方法，按设计要求招待。如设计没有具体规定时，按规范执行。规范规定“拉结筋的数量每12cm厚墙放1根6钢筋，沿墙高每50cm留一组。埋入长度