带式输送机双机功率平衡方法研究

摘要

随着社会对能源需求量的增加，带式输送机作为一种运输散装物料的理想输送设备之一。因其具有结构紧凑、工作高效、对环境适应能力强等特点，被广泛投入到煤矿等国民经济支柱型产业当中。为了减少损耗，提高生产运营效率，大多数企业开始采用双电机或多电机进行驱动。考虑到煤矿井下独立空间狭窄以及电机性能的限制，因此使用双电机同步驱动较为适宜。　　由于制造工艺差异造成各电机机械特性不能完全一致，当两台电机作用于同一工作机构并同时拖动同一负载时，时常导致一台电机过载、另一台电机轻载的现象，即无法实现功率平衡，影响正常生产，甚至损坏电气设备造成事故发生。因此研究矿用带式输送机系统双机驱动的功率平衡问题具有一定的现实意义。本文针对该问题查阅了大量的文献资料，进行了深入的研究。首先确立了以交流异步电动机为论文的研究对象，介绍了异步电动机的数学模型及矢量控制的有关知识，分析了各驱动电机间驱动力的理想分配与实际分配问题、导致功率不平衡的动静态因素。接着通过研究分析控制功率平衡系统常用的几种主要策略优缺点，基于异步电动机矢量控制模型确定了本文功率平衡的控制结构及策略。整体系统采用了速度闭环、磁链闭环、磁链电流闭环以及转矩电流闭环的主从控制方案，从而达到同步调节功率平衡的目的。同时，为了保障系统良好的控制精度以及弥补传统PID控制算法的不足，本文进一步将模糊智能控制与PID控制相结合的复合控制算法应用于转速环控制器和转矩电流环控制器当中。　　最后，根据上述理论分析，本文基于MATLAB/Simulink仿真平台，搭建了单个异步电机矢量控制模型，验证模型的正确性及复合控制器的优越性，接着搭建了双电机同步驱动功率平衡控制系统的仿真模型。通过理论分析和仿真结果表明，采用这种功率平衡策略使电机获得了更好的控制性能，有效验证了该控制策略以实现两电机间负载功率向理想分配方向靠拢的问题，提高了带式输送机运输效率。

目录

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变量注释表

1 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2.1 带式输送机的发展历程

1.2.2 带式输送机双机协调功率平衡研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 带式输送机系统

2.1 带式输送机的概述

2.2 带式输送机的结构组成

2.2.1 输送带

2.2.2 张紧装置

2.2.3 托辊

2.2.4 滚筒

2.2.5 驱动装置

2.3 异步电动机动态数学模型和坐标变换

2.3.1 异步电动机动态数学模型

2.3.2 坐标变换

2.3.3 异步电动机在不同坐标系上的数学模型

2.4 基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统

2.4.1 矢量控制的基本思路

2.4.2 转子磁链模型

2.5 本章小结

3 双机同步拖动功率平衡问题分析

3.1 带式输送机的摩擦传动原理与出力分析

3.1.1 牵引力的理想分配

3.1.2 牵引力的实际分配

3.2 双机同步驱动功率分配不平衡影响因素分析

3.3 双机驱动功率平衡理论及调节过程

3.4 本章小结

4 双机拖动功率平衡控制策略研究

4.1 双机同步驱动功率平衡控制策略分析

4.1.1 机械同步方式

4.1.2 电气同步方式

4.2 基于主从控制方式的双机功率平衡控制系统

4.3 双机同步驱动功率平衡控制器设计

4.3.1 传统PID控制

4.3.2 模糊PI控制原理及设计

4.4 本章小结

5 双机同步驱动功率平衡系统仿真建模

5.1 单机控制系统仿真设计与结果分析

5.1.1 单机控制系统仿真结果分析

5.2 双机同步驱动功率平衡仿真设计与结果分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历

致谢

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