带式输送机系统模型降价方法的研究

摘要

随着现代工业技术的飞速发展，矿山、建材、港口、化工、电力、粮食、冶金、煤炭等领域对散状物料的输送问题提出了较高的要求，带式输送机成为连续运送散状物料的重要设备。
　　带式输送机系统模型具有较高的阶次，使得控制器的设计和实时控制相对困难，需要对高阶的系统模型进行降阶处理。
　　针对上述问题，本文做了如下的工作：
　　带式输送机系统的输送带具有粘弹性特性，将输送带分成30小段，建立输送带动力学模型，得到带式输送机系统的60阶SIMO(单输入多输出)状态空间描述。
　　本文对目前的降阶方法进行综述。采用5种不同的降阶方法分别将60阶的原始模型化简为10阶的降阶模型，5种降阶算法分别为Arnoldi算法、平衡截断算法、Laguerre-SVD算法、Lanczos算法以及padé算法。
　　选取H2范数作为评估降阶效果的定量评价指标，利用H2范数确定低阶带式输送机系统模型的最终阶次。采用对比分析降阶前后系统传递函数的对数频率特性曲线的近似程度，来定性地评估某种降价方法的降阶效果的优劣。
　　对比分析5种降阶算法的降阶效果，Arnoldi降阶算法得到的低阶模型更加接近原始系统模型，所以Arnoldi降阶算法相比其他4种降阶算法更适合本文的带式输送机系统模型的降阶。

目录

文摘

英文文摘

致谢

图目录

表目录

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景和意义

1.2 带式输送机系统动态分析的研究现状

1.3 系统模型降阶方法的研究现状

1.4 本课题的主要研究内容

第二章 带式输送机系统建模

2.1 带式输送机的动力学特性

2.2 带式输送机系统模型的建立

2.3 带式输送机系统的状态空间方程

第三章 带式输送机各项参数指标的给定

3.1 带式输送机参数的给定

3.2 评价指标的给定

3.3 频率点的给定

第四章 带式输送机模型降阶方法的研究

4.1 基于Arnoldi算法的系统模型降阶

4.1.1 Arnoldi算法的介绍

4.1.2 基于Arnoldi算法的模型降阶

4.1.3 矩匹配性质

4.1.4 低阶系统阶次的确定

4.1.5 高、低阶系统的频域分析

4.1.6 展开点s0对系统的影响

4.1.7 本节小结

4.2 基于截断算法的系统模型降阶

4.2.1 矩阵SVD分解的定义

4.2.2 基于特征值分解的SVD截断算法的模型降阶

4.2.3 乔里斯基分解的定义

4.2.4 基于乔里斯基分解的SVD截断算法的模型降阶

4.2.5 基于平衡截断算法的模型降阶

4.2.6 三种截断算法的比较

4.2.7 低阶系统阶次的确定

4.2.8 高、低阶系统的频域分析

4.2.9 本节小结

4.3 基于Laguerre-SVD算法的系统模型降阶

4.3.1 Laguerre多项式的定义

4.3.2 在频率域上Laguerre多项式正交分解

4.3.3 参数α的选取

4.3.4 低阶系统阶次的确定

4.3.5 高、低阶系统的频域分析

4.3.6 本节小结

4.4 基于Lanczos算法的系统模型降阶

4.4.1 Lanczos算法的介绍

4.4.2 传递函数在s=s0点处的展开式

4.4.3 基于Lanczos算法的模型降阶

4.4.4 矩匹配性质

4.4.5 低阶系统阶次的确定

4.4.6 高、低阶系统的频域分析

4.4.7 本节小结

4.5 基于Padé算法的系统模型降阶

4.5.1 传递函数H(s)的padé近似的定义

4.5.2 传递函数H(s)的padé近似的计算

4.5.3 低阶系统阶次的确定

4.5.4 高、低阶系统的频域分析

4.5.5 本节小结

4.6 五种降阶算法的对比

第五章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间已发表和录用的论文