基于模型驱动的带式输送机变频调速控制系统

摘要

近几年来，由于国外煤炭的大量进口、空气污染以及新能源的快速发展等因素的影响，煤炭市场变得愈发的不景气，煤炭企业正面临着前所未有的挑战。在这种环境下，节能高效对煤矿企业的生存发展显得尤为重要，带式输送机承担着煤矿地面和井下运输煤炭的重要任务，是煤矿生产能够稳定运行的重要保证，在煤炭实际运输过程中，因为采煤面地质的变化和输送过程中的一些故障等因素，经常出现来煤量很少，甚至皮带空载的情况，而输送机仍旧按照最大载运量恒速运行，导致了电能的大量浪费，给企业带来不必要的经济负担。
　　本文对中煤平朔某煤矿原煤区皮带运输系统提出变频调速的节能控制方案，即皮带速度可以随着运煤量的变化而变化，实现动态节能控制。首先分析了带式输送机采取软起动的必要性，给出了优化后的“S”形起动曲线，又分析了影响带式输送机功率的主要因素，然后提出带式输送机自动节能控制方案，给出了皮带速度与运煤量相匹配的调速曲线，对控制系统的硬件和软件进行配置之后，利用Matlab对所建立的带式输送机数学模型进行了节能控制系统的仿真，采用二自由度模型驱动PID控制策略来保证控制系统的精确、稳定。该系统在升级改造为变频调速驱动后，系统连续正常运行的时间大大增长，同时也改变了其他驱动方式下带速不可调节的弊端。本文的研究对当前不景气的煤炭企业具有重大经济意义，同时也响应了国家提倡的节能减排方针政策。

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第一章 概述

1.1研究背景

1.2带式输送机国内外的研究现状和发展动态

1.3课题研究目的和意义

1.4课题研究内容

第二章 带式输送机的概况与特性分析

2.1原煤区带式输送机的概况

2.2带式输送机的软起动特性

2.3带式输送机的节能分析

2.4原煤区带式输送机对驱动装置的需求

2.5本章小结

第三章 带式输送机变频调速系统的控制方案

3.1变频驱动系统控制方案设计

3.2二自由度模型驱动PID控制系统

3.3TDFMD PID控制系统设计及参数整定

3.4本章小结

第四章 原煤区带式输送机变频调速系统设计

4.1控制系统设计

4.2控制系统的硬件设计

4.3控制系统的软件设计

4.4本章小结

第五章 基于二自由度模型驱动PID算法的仿真研究

5.1仿真软件介绍

5.2带式输送机驱动系统建模

5.3 PID、模糊PID和二自由度模型驱动PID的参数整定

5.4仿真与分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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