交流提升机机电耦合系统的建模与仿真

摘要

目前，我国实际生产中使用的矿井提升机有相当一部分是交流提升机。作为矿山的咽喉设备，交流提升机的安全、可靠运行关系到整个矿山生产的正常进行。为此，本文在前人研究成果的基础上，从机电耦合的角度，对交流提升机进行了整体建模和仿真，并主要对机电耦合系统中关系矿井提升机安全、可靠运行的一些关键变量进行了建模、仿真及分析。 本文首先针对生产实际中普遍存在的机电耦合的现状，分析了机电耦合的形式及内在联系。然后以交流提升机机电耦合系统为研究对象，依据机电耦合理论，分别对交流提升机中存在的以电动机为主的电气子系统进行了解耦和分析，对以主轴装置为主的提升子系统进行了包括风载荷、钢丝绳弹性变形等在内的动力学模型的构建，对以制动器为主的制动子系统进行了解耦和分析。接着利用MATLAB-SIMULINK仿真软件分别进行建模，并在此基础上构建了系统的整体模型。在对整体模型进行仿真之后，构建了关系整个提升系统安全、可靠运行的钢丝绳的受力和变形模型，并对其进行了仿真和相应的分析；构建了罐笼位移偏差模型，得到了同一参数不同给定值下的仿真结果。最后，对耦合系统的解耦方法、解耦控制方案的设计进行了相关的阐述和讨论。 仿真结果表明所构造的方程式和模型是完全正确的。依据仿真结果，我们可以分析关系提升机安全、可靠运行的变量随时间变化的规律以及这些变量之间的相互联系。依据仿真模型，我们可以通过给参数赋值后不同仿真结果的对比，实现所有参数的优化。仿真的结果和优化的参数对具体的提升机装配、故障隐患的规避、提升机最佳运动形式的选择以及矿山生产效率的提高等都有极其重要的参考价值。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2交流提升机的发展概况

1.3机电耦合系统的研究现状

1.4课题主要研究内容

第2章交流提升机机电耦合系统综述

2.1机电系统耦合问题的概述

2.2机电耦合数学模型建立的基本理论

2.2.1机电系统基本元件方程

2.2.2机电系统基本回路方程

2.3机电系统耦合分析及模型的建立

2.4本章小结

第3章异步电动机的耦合数学模型

3.1异步电动机在三相静止ABC坐标系下的数学模型

3.2矢量变换控制解耦异步电动机的数学模型

3.2.1矢量变换控制

3.2.2坐标变换

3.2.3异步电动机在两相同步旋转坐标轴上的数学模型

3.2.4解耦异步电动机的数学方程式

3.3考虑其它因素影响下的异步电动机的数学模型

3.4本章小结

第4章提升子系统的动力学模型

4.1提升子系统的组成

4.2提升系统中的动载荷

4.2.1提升系统的风载荷

4.2.2提升系统的钢丝绳张力载荷

4.3提升子系统的动力学模型

4.4提升子系统钢丝绳的动力学模型

4.4.1提升系统钢丝绳的变形

4.4.2提升系统钢丝绳的张力

4.5本章小结

第5章制动子系统的动力学模型

5.1执行机构分析与建模

5.1.1盘式闸制动器概述

5.1.2盘式闸制动器分析与建模

5.2驱动机构分析与建模

5.2.1驱动机构概述

5.2.2调压部分分析与建模

5.3制动子系统的动力学方程

5.4本章小结

第6章提升机机电耦合系统的建模和仿真

6.1 MATLAB仿真软件简介

6.2交流提升机机电耦合系统的建模

6.2.1电气子系统的建模与仿真

6.2.2提升子系统和制动子系统的建模

6.2.3交流提升机机电耦合系统的建模

6.3交流提升机机电耦合系统的仿真

6.3.1仿真前的参数和输入信号的确定

6.3.2交流提升机机电耦合系统的整体仿真

6.4交流提升机机电耦合系统中一些关键变量的仿真及探讨

6.4.1交流提升机机电耦合系统的钢丝绳张力的仿真

6.4.2交流提升机机电耦合系统的钢丝绳变形量的仿真

6.4.3交流提升机机电耦合系统的罐笼位移偏差的仿真

6.5本章小结

第7章机电耦合系统的解耦

7.1解耦控制理论概述

7.1.1非线性系统的输入输出解耦

7.1.2其它解耦方法

7.2解耦控制系统设计

7.2.1解耦控制系统分类

7.2.2系统解耦的方法

7.2.3解耦控制方案

7.3解耦控制中的问题

7.4本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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