煤礦行業(yè)的傳輸裝置電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率研究開(kāi)題報(bào)告

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1、 題目類別 □ 工程設(shè)計(jì) □ 基礎(chǔ)研究 □ 應(yīng)用研究 □ 其它 【課題的內(nèi)容與要求】 目前, 我國(guó)煤礦行業(yè)使用的帶式輸送機(jī)已逐步向長(zhǎng)距離、大容量、高速方向發(fā)展。因此, 對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的需求越來(lái)越高, 然后采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng), 以避免單機(jī)驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的問(wèn)題。在實(shí)際使用過(guò)程中, 多機(jī)驅(qū)動(dòng)雖然有許多優(yōu)點(diǎn), 但驅(qū)動(dòng)功率的分布不平衡。這是因?yàn)槊旱V生產(chǎn)中使用的輸送帶屬于輸送帶。在輸送物料時(shí), 如果輸送帶的每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)功率不平衡, 會(huì)造成嚴(yán)重的不平衡張力, 因此傳送帶將被拉扯、偏離或斷開(kāi)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的裂紋和故障。為了解決這一問(wèn)題, 本文提出了一種模糊控制策略, 利

2、用 PLC 和調(diào)速液壓耦合器調(diào)整多機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率平衡。同時(shí), 對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。本文的控制方案是: 通過(guò)對(duì)輸送帶速度和各驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子電流信號(hào)的監(jiān)測(cè), 將其傳遞給 PLC 控制器, 并將輸送帶的實(shí)際速度與給定的速度進(jìn)行比較, 以控制輸送機(jī)的啟動(dòng) b爾特;通過(guò)將監(jiān)測(cè)電流信號(hào)與參考電流信號(hào)進(jìn)行比較, 以兩個(gè)信號(hào)之間的差異為控制信號(hào), 通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制液壓耦合器的勺子桿上下控制。動(dòng)態(tài)位置用于控制液壓耦合器中的充油, 使驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子電流值彼此接近, 以滿足電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡的要求。本文選擇西門子 PLC300 作為硬件選擇的主要控制器, 選擇了控制系統(tǒng)的模塊, 包括 a/模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、

3、隔離網(wǎng)格等。并對(duì)系統(tǒng)硬件各模塊的布線進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)。在程序設(shè)計(jì)部分, 詳細(xì)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的主要程序和各種子程序模塊。從仿真結(jié)果和本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來(lái)看, 采用模糊控制策略實(shí)現(xiàn)多機(jī)輸出功率平衡是可行的。 【前言】 帶式輸送機(jī)是一種用于運(yùn)輸散裝物料的運(yùn)輸設(shè)備。它具有大容量和工作時(shí)間。長(zhǎng)途運(yùn)輸廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)和重工業(yè)。隨著我國(guó)礦業(yè)的不斷擴(kuò)大, 需要運(yùn)輸距離較長(zhǎng)、運(yùn)輸量大、工作效率高的帶式輸送機(jī), 并生產(chǎn)大型帶式輸送機(jī)。目前, 在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域, 已采用大型帶式輸送機(jī), 但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中, 當(dāng)皮帶處于一定的張力狀態(tài)時(shí), 如果皮帶是由劣質(zhì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的, 就不能滿足要求。為了降低皮帶的張力和電網(wǎng)的諧波

4、, 基本上采用了多機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。一般情況下, 在理想狀態(tài)下, 功率和驅(qū)動(dòng)力的分布比是相同的, 但實(shí)際上, 功率和驅(qū)動(dòng)力的分布比將因各種因素而偏離。這將導(dǎo)致膠帶上張力分布不平衡, 從而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)載不平衡, 在嚴(yán)重的情況下直接導(dǎo)致電機(jī)損壞。目前, 這種問(wèn)題在大多數(shù)大型帶式輸送機(jī)中都存在。 此外, 歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在帶式輸送機(jī)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域取得了大量的研究成果, 無(wú)論是在帶式輸送機(jī)的整體設(shè)計(jì)和控制性能方面都處于相對(duì)領(lǐng)先地位。與之相比, 我國(guó)帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展相對(duì)滯后, 我國(guó)大型帶式輸送機(jī)的核心技術(shù)仍依賴于進(jìn)口。因此, 研究礦帶多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡控制器, 不僅是為了解決煤礦生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題, 也是為了

5、將先進(jìn)的智能控制策略應(yīng)用于實(shí)踐, 深化煤礦帶動(dòng)力平衡控制器。通過(guò)實(shí)踐對(duì)控制策略的理解和研究 【方案的比較與評(píng)價(jià)】 本文的主要目的是控制多驅(qū)動(dòng)輸送帶的功率平衡, 分析多變量模糊控制策略的實(shí)際應(yīng)用效果。具體內(nèi)容如下: (1) 分析了大型帶式輸送機(jī)現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)裝置的不足, 研究了液壓稱重裝置, 分析了輸送機(jī)的組成原理, 并對(duì)帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。.(2) 詳細(xì)介紹了模糊控制策略, 包括其基本原理和實(shí)時(shí)控制方法, 以及實(shí)現(xiàn)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡的方法。(3) 根據(jù)控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和控制要求, 對(duì)系統(tǒng)的每個(gè)部分進(jìn)行硬件選擇和外圍接口電路設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了西門子 PLC300 系列的功能和特點(diǎn)。設(shè)計(jì)了模

6、糊控制器。建立了模糊控制規(guī)則和一般控制決策表?？刂齐姍C(jī)的負(fù)載功率, 實(shí)現(xiàn)多機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡的控制。(4) 結(jié)合 PLC300 軟件編程開(kāi)發(fā)和控制算法的特點(diǎn), 進(jìn)行了程序流程圖的設(shè)計(jì)。 【預(yù)期的效果及指標(biāo)】 (1)利用調(diào)速型液力耦合器去調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡的控制方法。此控制方法是先用速度傳感器監(jiān)測(cè)輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速,電流傳感器監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子電流,然后將這些信號(hào)輸送到PLC控制器,在控制器程序中,程序會(huì)將實(shí)際轉(zhuǎn)速和給定轉(zhuǎn)速比較,將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流與基準(zhǔn)電流比較,之后進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)算處理。得出的輸出量開(kāi)始通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制液力耦合器的勺桿,以控制其內(nèi)部的充油量大,從而使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率達(dá)到平衡狀態(tài)

7、(2)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)。在硬件系統(tǒng)中,選用西門子PLC300作為主控制器,選擇步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),選擇液力耦合器作為驅(qū)動(dòng)裝置,以及對(duì)各類轉(zhuǎn)換模塊和保護(hù)裝置等進(jìn)行了選型。在程序設(shè)計(jì)中,對(duì)控制系統(tǒng)的主程序模塊、軟啟動(dòng)程序模塊、軟停車程序模塊、驅(qū)動(dòng)功率平衡程序模塊等進(jìn)行了設(shè)計(jì) (3)借助MATLAB工具箱進(jìn)行建模和控制系統(tǒng)模型仿真。本文在仿真之前,首先根據(jù)液力耦合器的輸入輸出特性建立了近似的數(shù)學(xué)模型,然后再根據(jù)前面所確定的控制策略建立模糊控制系統(tǒng),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液力耦合器、模糊控制器進(jìn)行了仿真分析。從仿真結(jié)果來(lái)看,本文所設(shè)計(jì)的控制策略的仿真效果基本能滿足要求,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,

8、此方法控制精度不高,實(shí)時(shí)性也較差。 【進(jìn)度安排】201 年 月 日 - 201 年 月 日 選題、調(diào)研、收集資料 201 年 月 日 - 201 年 月 日 論證、開(kāi)題 201 年 月 日 - 201 年 月 日 設(shè)計(jì)（寫作初稿） 201 年 月 日 - 201 年 月 日 修改、定稿、打印 【參考文獻(xiàn)】 【指導(dǎo)教師意見(jiàn)】（有針對(duì)性地說(shuō)明選題意義及工作安排是否恰當(dāng)?shù)龋? □同意提交開(kāi)題論證 □修改后提交 □不同意提交（請(qǐng)說(shuō)明理由） 指導(dǎo)教師簽章： 年 月 日 【系部意見(jiàn)】 □同意指導(dǎo)教師意見(jiàn) □不同意指導(dǎo)教師意見(jiàn)（請(qǐng)說(shuō)明理由） □其它（請(qǐng)說(shuō)明） 系（部）主任簽章： 年 月 日 -4-