基于嵌入式技术的电磁调速采煤机控制装置研究

摘要

随着科学技术的进步，天然气、石油、核动力以及水力均在科技前进的步伐中获得了巨大的发展，在众多的能源种类中，煤炭依然占据着我国第一能源的绝对地位。传统的煤炭采集措施已经与时代严重脱轨，无法满足新时期人民的大量需求。通过大量中外文献资料调研可知，电磁调速电牵引采煤机采用一体电动机，且集成度非常高的控制部分，大大减少了控制部分的空间;与此同时，统一的电压使得电磁调速电牵引采煤机几乎忽略了变压器的空间，因此可以适当加大采煤机的截割功率以及过煤空间。使得薄煤层条件下的采煤机的研发与使用变得异常简单。 电磁调速电牵引采煤机的发展与应用将直接影响到煤炭资源的实际开采情况。本课题立足于电磁调速电牵引采煤机的发展趋势，在研究的同时努力寻找创新点，经过大量文献资料对比与分析，本课题设计出了一个相对比较先进的电磁调速电牵引采煤机控制装置。本课题设计的电磁调速电牵引采煤机是建立在目前比较先进的嵌入式技术的基础上，即在STM32F103平台上构建了电磁调速系统，能够很好地完成对交流电机的控制要求，并且具有较强的通讯能力和数据计算能力，适合无人化工作面系统集成信息化的需要，速度反馈和电流反馈双闭环控制，使系统控制平滑有效。该方案可完全满足交流电机的控制需要，操作简单、运行可靠、良好的调速性能和较低的成本使其将会在交流电机调速系统上得到更加广泛的应用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本论文所做的工作

1．4 本章小结

第2章 相关技术研究

2．1 嵌入式控制技术

2．1．1 嵌入式系统组成

2．1．2 嵌入式系统发展现状与趋势

2．2 ARM系统架构

2．3 UC／OS-Ⅱ实时操作系统简介

2．4 模糊控制技术研究

2．4．1 模糊控制技术简介

2．4．2 模糊控制技术应用

2．4．3 模糊集合与隶属函数

2．4．4 模糊控制系统组成

2．5 本章小结

第3章 采煤机的调速方式以及调速特性研究

3．1 采煤机结构组成

3．2 采煤机调速方式

3．3 采煤机调速特性

3．3．1 恒牵引力、恒功率特性

3．3．2 四象限特性

3．3．3 截割功率调速特性

3．4 采煤机的调速系统组成

3．4．1 交流变频调速系统

3．4．2 电磁调速系统

3．4．3 开关磁阻调速系统

3．5 电磁调速电牵引采煤机

3．5．1 电磁调速采煤机的调速系统

3．5．2 电磁调速采煤机的特点

3．6 本章小结

第4章 系统硬件模块设计

4．1 主控制部结构

4．2 主控器模块的设计

4．2．1 CAN总线通讯接口设计

4．2．2 主控制电路设计

4．2．3 系统电源电路

4．3 Modbus通讯电路设计

4．4 端头监测站模块的设计

4．5 本章小结

第5章 系统软件模块设计

5．1 系统工作原理

5．2 主程序的研究分析

5．3 驱动程序设计

5．3．1 开发环境简介

5．3．2 CAN总线通讯模块软件设计

5．4 速度测量模块软件设计

5．5 速度调节模块软件设计

5．6 电磁调速电牵引采煤机控制系统的仿真

5．7 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士期间发表的论文和科研成果