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煤矿井下带式输送机的智能控制方法研究

作　者: 赵峻岭
导　师: 付周兴
学　校: 西安科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 带式输送机 软起动 功率平衡 模糊PID 综合保护
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


煤矿井下带式输送机是煤矿生产的关键设备,肩负着原煤运输的重要责任。随着生产规模的不断扩大和技术的发展,带式输送机正朝着长距离、大运量、大功率、高速度、大倾角以及多电动机驱动的方向发展,然而对带式输送机控制,大多数以开环控制策略为主,只是通过固定的程序控制起动、运行和停车,无法对控制过程进行优化,使带式输送机的控制达不到较为满意的性能指标和精度要求。本文针对陕煤集团某煤矿主井原煤运输系统,结合对带式输送机驱动和控制技术的现状与发展趋势的分析,研究带式输送机控制的关键问题:理想的起动加速度和速度曲线、多电动机驱动时的功率平衡和带式输送机综合保护。在此基础上设计具有速度和转矩双闭环的智能控制系统,并给出软起动、功率平衡、综合保护的PLC控制程序流程图,优化调节输送机的控制过程,使输送机系统的安全性和可靠性大大提高。为提高功率平衡的控制精度,采用模糊PID控制原理,建立总控制决策表。在MATLAB仿真环境中,建立矢量控制系统仿真模型,并结合模糊控制算法和基于速度补偿的功率平衡控制策略,建立控制系统的仿真模型,经过仿真可知控制性能良好,对扰动具有较快的响应速度和较好的稳定精度,满足带式输送机功率平衡控制的要求。该控制系统已经在陕煤集团某煤矿应用一年多,现场运行情况表明,该系统完全满足预先提出的要求,是适合推广的一种带式输送机控制方案。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-12
  1.1 课题研究背景和意义  7-8
  1.2 课题研究领域国内外的研究动态和发展趋势  8-11
    1.2.1 带式输送机驱动方式及应用现状  8-10
    1.2.2 带式输送机控制技术现状及发展趋势  10-11
  1.3 课题主要研究内容  11
  1.4 本章小结  11-12
2 带式输送机加速度曲线的选取与功率平衡分析  12-24
  2.1 加速度曲线的选取  12-16
  2.2 带式输送机多电动机驱动功率平衡分析  16-23
    2.2.1 双滚筒驱动牵引力的理想分配  16-17
    2.2.2 双滚筒驱动牵引力的实际分配  17-21
    2.2.3 功率平衡控制策略  21-23
  2.3 小结  23-24
3 带式输送机多电动机驱动功率平衡的模糊控制设计  24-35
  3.1 常规PID控制算法  24-27
    3.1.1 PID控制器的结构及基本原理  24-25
    3.1.2 数字PID控制算法  25-27
  3.2 模糊控制理论基础  27-28
  3.3 参数自适应模糊PID控制原理  28-29
  3.4 功率平衡自适应模糊PID控制器设计  29-34
    3.4.1 模糊变量及其论域  29
    3.4.2 模糊变量的隶属函数和赋值表  29-30
    3.4.3 模糊控制规则  30-31
    3.4.4 模糊推理与判决  31-34
  3.5 小结  34-35
4 带式输送机智能控制系统设计  35-49
  4.1 控制系统概述  35-38
    4.1.1 集中控制系统概述  35-37
    4.1.2 现场控制概述  37-38
  4.2 控制系统的硬件设计  38-42
    4.2.1 S7-300PLC概述  38
    4.2.2 PROFIBUS DP概述  38-39
    4.2.3 变频器通信概述  39-40
    4.2.4 基于双CPU软件冗余的控制系统硬件设计  40-42
  4.3 控制系统综合保护原理及实现方法  42-44
  4.4 控制系统的软件设计  44-48
    4.4.1 STEP7 V5.3 编程软件的使用  44-45
    4.4.2 软起动控制程序设计  45-46
    4.4.3 功率平衡控制程序设计  46-47
    4.4.4 综合保护程序设计  47-48
  4.5 小结  48-49
5 功率平衡仿真与现场实验  49-57
  5.1 功率平衡仿真研究  49-55
    5.1.1 功率平衡模糊控制器仿真模型设计  49-51
    5.1.2 矢量控制系统仿真模型设计  51-52
    5.1.3 功率平衡仿真模型设计  52-54
    5.1.4 功率平衡仿真结果及分析  54-55
  5.2 功率平衡现场实验结果分析  55-56
  5.3 小结  56-57
6 总结  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
附录  62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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