一种新型火车自动装车系统的设计与研究

摘要

近年来，随着经济与社会的发展，国内各港口矿石物料吞吐量越来越大，对矿石物料装运能力的要求也越来越高，而货物的装运水平也是港口码头现代化、自动化程度的重要标志之一。
　　 目前，国内港口普遍使用装车楼将矿石物料装车，并运离港口，装车楼因其结构简易，操作简单，得到了广泛的应用。然而，随着港口发展的需要，不断凸显了装车楼精度差，装车效率低，故障率高，耗损大，能耗高等缺点。本文针对装车楼的诸多缺陷，设计了一种新型的火车自动装车系统，此自动装车系统采用了全新的计量方式和全新的装车策略，彻底改变了传统的装车方式。这种新型装车系统具有多方面的优点，一方面提高了装车速度和货物的流通能力;另一方面采用装车实时定量自动控制系统，既提高了装车过程的自动化程度，又可以解决传统装车系统的不足，并消除了由此引起的经济损失。最优化的装车系统较之传统的装车系统大大降低了用电量，在提高经济效益的同时，降低能耗，节能减排。
　　 本文在分析了装车楼系统各方面不足的基础上，全面描述了整个控制系统的组成部分和自动装车方案。
　　 首先，介绍了自动装车系统的各个组成子系统，从各子系统的原理入手，设计了各子系统的详细方案;然后，详细描述了整个装车的流程，阐述了整个控制系统的控制策略，并加以理论分析说明其可行性以及系统的相关参数;最后，建立了装车系统的数学模型，提出了适于本系统的控制算法，在Matlab/Simulink中建立了装个系统的仿真模型，并详细分析了仿真结果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 装车系统现状

1．1．1 装车楼装车系统

1．1．2 装车楼的结构

1．1．3 装车楼的不足

1．2 课题研究的来源及研究意义

1．3 论文的主要工作

第二章 自动装车系统的组成

2．1 自动装车系统的组成部分

2．2 车号自动识别子系统

2．2．1 系统组成

2．2．2 工作过程

2．3 牵车子系统

2．3．1 系统组成

2．3．2 工作原理

2．4 称量子系统

2．4．1 动态电子轨道衡

2．4．2 轨道衡尺寸选择

2．4．3 轨道衡的精度

2．4．4 计量方案及优点

2．5 给料子系统

2．5．1 电磁振动给料器

2．5．2 工作原理

2．5．3 给料系统的优点

2．6 小结

第三章 自动装车系统的方案设计

3．1 系统需求分析

3．2 方案设计

3．3 定量装车流程描述

3．3．1 预装车阶段

3．3．2 动态装车阶段

3．3．3 动态装车到静态称量过渡阶段

3．3．4 静态计量阶段

3．4 装车过程数学描述

3．5 装车过程相关参数性能分析

3．5．1 系统的连续性分析

3．5．2 系统的固有误差

3．5．3 系统的装车效率

3．6 装车控制系统的优点

3．7 小结

第四章 火车牵引伺服系统的数学模型

4．1 伺服电机建模

4．2 牵引伺服系统的设计

4．2．1 电流环的设计

4．2．2 速度环的设计

4．2．3 位置环的设计

4．3 伺服系统三环调节器的设计

4．3．1 电流环调节器设计

4．3．2 速度环调节器设计

4．3．3 位置环调节器设计

4．4 小结

第五章 自动装车系统仿真

5．1 伺服系统三环参数的计算

5．1．1 电流环参数计算

5．1．2 速度环参数计算

5．1．3 位置环参数计算

5．2 伺服系统仿真

5．2．1 电流环仿真

5．2．2 速度环仿真

5．2．3 位置环仿真

5．3 自动装车系统总体仿真

5．3．1 装车系统的仿真模型

5．3．2 仿真结果

5．4 小结

第六章 总结及展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表