液压抓斗纠偏系统的建模与数值仿真

1、上海海事大学本科生毕业设计（论文）PAGE PAGE 34引 言我国60年代开始研究地下连续墙施工技术，70年代初研制了国内第一台导杆式液压抓斗，并用于上海地铁试验段漕宝路矩形隧道工程，取得了成功。地下连续墙的液压抓斗纠偏控制系统的动态特性是有效保证槽段几何尺寸和垂直度的关键。因此分析液压抓斗纠偏控制系统的动态特性显得尤为重要。功率键合图是分析复杂系统的很有效的方法。MATLAB可以对系统进行数值仿真以分析系统的机械特性。因此采用基于功率键合图以及MATLAB数值仿真可很好的分析该系统的动态性能。从而保证液压抓斗纠偏控制系统的试验性、操作性以及合理性。工程背景 地下连续墙开挖技术起源于欧洲。它

2、是根据打井和石油钻井使用泥浆和水下浇注混凝土的方法而发展起来的，1950年在意大利米兰首先采用了护壁泥浆地下连续墙施工，20世纪5060年代该项技术在西方发达国家及前苏联得到推广，成为地下工程和深基础施工中有效的技术。1958年，我国水电部门首先在青岛丹子口水库用此技术修建了水坝防渗墙，到目前为止，全国绝大多数省份都先后应用了此项技术，估计已建成地下连续墙120万140万平方米。地下连续墙的主要施工机械为液压抓斗。液压抓斗有以下优点：分槽段施工，速度快，槽幅平面长度一般在387.2米，液压抓斗挖土效率高，一幅6米宽，25米深的普通地下连续墙施工可在24小时内完成。成槽垂直精度高：液压抓斗上设有

3、倾斜仪和纠偏液压推板，随时调控成槽垂直度。适应性强：能适应各种平面多边形的地下连续墙围护结构，能与导墙成90，60，45等多种角度开挖(必要时还能骑导墙开挖)。对周围环境影响小：作业噪声小、无振动、无污染。能接近构筑物施工，对周围建筑物、道路交通、地下管线的影响小。液压抓斗适用于地铁车站、地下厂房、地下车库、地下街、地下变电站、高层建筑地下室等深基坑工程及围护结构，尤其适用于在城市密集建筑群区域中进行深基坑施工。还可用于防渗墙和构筑地下深基础施工。本抓斗适应于在N0.2)=0;Y=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshift(Ya);I

4、a=ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,interp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); 二、理想高通滤波器IA=imread(lena.bmp);f1,f2=freqspace(size(IA),meshgrid);Hd=ones(size(IA);r=sqrt(f1.2+f2.2);Hd(r0.2)=0;Y=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;

5、Ya=ifftshift(Ya);Ia=real(ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,interp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); Butterworth低通滤波器IA=imread(lena.bmp);f1,f2=freqspace(size(IA),meshgrid);D=0.3;r=f1.2+f2.2;n=4;for i=1:size(IA,1) for j=1:size(IA,

6、2) t=r(i,j)/(D*D); Hd(i,j)=1/(tn+1); endendY=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshift(Ya);Ia=real(ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,interp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); Butterworth高通滤波器IA=imread(lena.bmp);f1,f2=fr

7、eqspace(size(IA),meshgrid);D=0.3;r=f1.2+f2.2;n=4;for i=1:size(IA,1) for j=1:size(IA,2) t=(D*D)/r(i,j); Hd(i,j)=1/(tn+1); endendY=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshift(Ya);Ia=real(ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,int

8、erp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); 高斯低通滤波器IA=imread(lena.bmp);IB=imread(babarra.bmp);f1,f2=freqspace(size(IA),meshgrid);D=100/size(IA,1);r=f1.2+f2.2;Hd=ones(size(IA);for i=1:size(IA,1) for j=1:size(IA,2) t=r(i,j)/(D*D); Hd(i,j)=exp(-t); endendY=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshif

9、t(Ya);Ia=real(ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,interp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); 高斯高通滤波器IA=imread(lena.bmp);IB=imread(babarra.bmp);f1,f2=freqspace(size(IA),meshgrid);%D=100/size(IA,1);D=0.3;r=f1.2+f2.2;for i=1:size(IA,1)

10、 for j=1:size(IA,2) t=r(i,j)/(D*D); Hd(i,j)=1-exp(-t); endendY=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshift(Ya);Ia=real(ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,interp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); 梯形低通滤波器IA=imread(lena.bmp)

11、;IB=imread(babarra.bmp);f1,f2=freqspace(size(IA),meshgrid);%D=100/size(IA,1);D0=0.1;D1=0.4;r=sqrt(f1.2+f2.2);Hd=zeros(size(IA);Hd(r=D0 & r(i,j)=D1 Hd(i,j)=(D1-r(i,j)/(D1-D0); end endendY=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshift(Ya);Ia=real(ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);s

12、ubplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,interp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); 梯形高通滤波器IA=imread(lena.bmp);IB=imread(babarra.bmp);f1,f2=freqspace(size(IA),meshgrid);%D=100/size(IA,1);D0=0.1;D1=0.4;r=sqrt(f1.2+f2.2);Hd=ones(size(IA);Hd(r=D0 & r(i,j)=D1 Hd(i,j)=(D0-r(i,j)/(D0-D1); en

13、d endendY=fft2(double(IA);Y=fftshift(Y);Ya=Y.*Hd;Ya=ifftshift(Ya);Ia=real(ifft2(Ya);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(IA);subplot(2,2,2),imshow(uint8(Ia);figuresurf(Hd,Facecolor,interp,Edgecolor,none,Facelighting,phong); 用其他方法编写的理想低通、理想高通、Butterworth低通、同态滤波程序理想低通i1=imread(lena.bmp);i2=imnoise(i1,sal

14、t & pepper,0.1);f=double(i2);k=fft2(f);g=fftshift(k);N1,N2=size(g);d0=50;u0=floor(N1/2)+1;v0=floor(N2/2)+1;for i=1:N1 for j=1:N2 d=sqrt(i-u0)2+(j-v0)2); if d=d0 h=1; else h=0; end y(i,j)=g(i,j)*h; endendy=ifftshift(y);E1=ifft2(y);E2=real(E1);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(i1);subplot(2,2,2),imsho

15、w(uint8(i2);subplot(2,2,3),imshow(uint8(E2); 理想高通i1=imread(lena.bmp);i2=imnoise(i1,salt & pepper,0.1);f=double(i2);k=fft2(f);g=fftshift(k);N1,N2=size(g);n=2;d0=10;u0=floor(N1/2)+1;v0=floor(N2/2)+1;for i=1:N1 for j=1:N2 d=sqrt(i-u0)2+(j-v0)2); if d=d0 h=0; else h=1; end y(i,j)=g(i,j)*h;endendy=ifftsh

16、ift(y);E1=ifft2(y);E2=real(E1);figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(i1);subplot(2,2,2),imshow(uint8(i2);subplot(2,2,3),imshow(uint8(E2); Butterworth低通i1=imread(lena.bmp);i2=imnoise(i1,salt & pepper,0.1);f=double(i2);k=fft2(f);g=fftshift(k);N1,N2=size(g);n=2;d0=50;u0=floor(N1/2)+1;v0=floor(N2/2)+1;for i=1:N1 for j=1:N2 d=sqrt(i-u0)2+(j-v0)2); h=1/(1+(d/d0)(2*n); y(i,j)=g(i,j)*h; endendy=ifftshift(y);E1=ifft2(y);E2=real(E1); figuresubplot(2,2,1),imshow(uint8(i1);subplot(2,2,2),imshow(uint8(i2);subplot(2,2,3),imshow(uint8(E2); 同态滤波I=rgb2gray(imread(fabric00.