带式输送机的软启动调速控制系统的研究与开发

论文摘要

带式输送机是选煤厂重要的运输设备,它的运行状况直接影响企业的安全生产和经济效益。随着带式输送机向高带速、大运量、大功率、长运距的方向发展,也带来诸多需要解决的问题,如启动电流对电网的冲击、启动时间短引起的动张力过大、必须满载启动、紧急停车、低速验带、多机驱动功率不平衡等。而解决上述问题就要研究带式输送机的驱动系统,研究它的软启动方式和运行状况。本文针对以液力耦合器作为调速驱动的带式输送机,建立带式输送机驱动系统的数学模型,鉴于液力耦合器内部流体状态的复杂性,被控对象存在高阶次、强耦合、非线性、参数时变等特点,带式输送机驱动系统难以建立精确的数学模型,对于这类负载,传统的建立在对象模型上的PID控制方法往往难以满足闭环控制的要求。本文提出了一种比较完善的模糊PID控制方案,既结合了PID控制的简单可靠等优点,又克服了负载特点的影响。针对此方案,我们以液力耦合器的油液作为研究对象,建立了输入为执行机构的控制电流,输出为液力耦合器涡轮转速的仿真模型,并利用MATLAB的Simulink软件包对系统模型进行了仿真研究。最后本文根据带式输送机驱动系统的工作原理和实现软启动调速的方法,提出合理、切实可行的控制方案,利用微电子技术,采用PIC18F458单片机作为微处理器,设计了软启动调速控制系统的硬件,并按照其实现的功能和控制算法,采用C语言编写了软件程序。同时探讨了利用CAN总线技术实现带式输送机网络分布式监控的方法。实践证明,本系统设计合理可靠,简单易行,达到了预期的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 带式输送机及其控制技术的发展概况
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 带式输送机驱动系统的模型
• 2.1 带式输送机系统的工作原理
• 2.2 带式输送机驱动系统建模
• 2.3 小结
• 第三章 驱动系统的控制算法及仿真研究
• 3.1 控制策略的选择
• 3.2 传统工业控制
• 3.3 模糊控制
• 3.4 模糊理论的数学基础
• 3.4.1 模糊集合与隶属函数
• 3.4.2 模糊运算
• 3.4.3 模糊关系
• 3.5 模糊控制器的设计
• 3.5.1 模糊控制系统
• 3.5.2 模糊控制器的结构
• 3.5.3 输入输出量论域的量化
• 3.5.4 模糊语言变量值及隶属度函数的确定
• 3.5.5 模糊PID控制规则的确定
• 3.5.6 模糊推理及解模糊
• 3.6 仿真与分析
• 3.7 小结
• 第四章 软启动调速系统的硬件设计
• 4.1 系统的工作原理
• 4.2 系统的结构与功能
• 4.2.1 单片机的选择及性能介绍
• 4.2.2 启动信号输入电路
• 4.2.3 转速测量
• 4.2.4 信号输入调理电路的设计
• 4.2.5 频压转换电路
• 4.2.6 信号给定电路
• 4.2.7 油温检测电路
• 4.2.8 D/A输出电路
• 4.2.9 V/I转换电路
• 4.2.10 执行机构
• 4.2.11 报警执行电路
• 4.2.12 键盘输入与显示电路
• 4.3 通讯与网络化监控
• 4.4 小结
• 第五章 控制系统的软件设计
• 5.1 软件平台与设计方案
• 5.2 软件流程
• 5.2.1 主程序
• 5.2.2 中断模块
• 5.2.3 数据采集模块
• 5.2.4 控制算法模块
• 5.2.5 油温报警模块
• 5.2.6 显示模块
• 5.2.7 键盘扫描模块
• 5.2.8 通讯模块
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢