论文题目: 大型回转双驱动系统关键参数测量与同步性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 测试计量技术及仪器
作者: 金贺荣
导师: 郑德忠
关键词: 三车翻车机,双驱动,历时动态计算,频率跟踪,广义预测,同步
文献来源: 燕山大学
发表年度: 2005
论文摘要: 作为大型回转双驱动典型设备,翻车机是电力、化工、冶金、港口等行业不可或缺的原料储运重要装备,具有结构庞大、承载物重、运转低频、启制动频繁和机械重心经常性偏移等特点。工作过程中常常出现传动系统齿断、载荷平台塑性形变等机械故障,由此导致生产断续,甚至造成整条生产线瘫痪,给企业带来巨大经济损失。因此,研究翻车机,特别是双驱动三车翻车机传动系统中关键参数测量与控制同步已成为大型回转机械装备制造行业和测控领域的热点课题。本文从双驱动三车翻车机的机械结构、承载方式与工作原理入手,综合运用数学、机械学、动力工程学,以及先进测控理论与方法,分析其运行特性,研究关键参数的测量方法和控制同步策略的实施。基于计算机图形学,引入矩阵算子,采用坐标转换的方法,研究了翻车机转体翻转过程中的力矩动态分布,推导出传动系统静载力矩方程。运用流质转动惯量学,分析了翻卸过程中流质时变特性,建立了卸载过程流质时变产生的动态转矩数学模型,实现关键参数历时动态计算,为翻车过程的优化控制奠定了基础。给出了一种基于相关相位差与广义预测软测量频率跟踪相结合的转矩测量新方法,实现采样频率与被测信号时变的跟踪,有效地解决了系统运行频率时变、物料流质堆放分布不均、载荷平台弹性波动、平台与车体耦合不紧密等干扰,提高了转矩测量精度。研究了翻车机传动系统断齿和承载平台塑性变形特点,给出了大型回转翻车机双驱动不一致导致断齿和承载平台塑性变形的结论及其论据,并在机械方面提出末级传动中引入自适应柔性传动,依据磨损转换原理,将大齿圈的磨损完全转移到滚轮。引入粗调、微调的概念和方法,确保小齿轮和大齿圈两转动副始终保持正确的啮合状态,使得断齿和形变现象减至最少。提出滚轮磨损的测量方案,实现系统传动精度的自动补偿。研究了广义预测控制的实时快速性特点,设计了基于广义预测的双驱动控制同步子系统,在两驱动子系统通道间加入一模糊控制器,基于协调控制原理,以两子系统相应状态的差值达到最小为目标,采用同步误差非等分共反馈模糊校正的控制方案,使两同步子系统的输出保持一致,提高了系统对同步误差的响应速度,有效地降低了两驱动子系统的同步误差,保证了翻车机双驱动一致性,解决了双驱动不一致导致机械故障频发的问题,确保其工作稳定可靠。本文提出的控制同步策略为大型回转设备中多子系统的同步精度提供了有利的保证,同时也对其他的控制同步系统开拓了思路。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景
1.2 大型回转双驱动系统关键参数测量的研究
1.3 双驱动系统同步性研究现状
1.3.1 机械同步的研究
1.3.2 驱动设备的研究
1.3.3 控制同步的研究
1.4 论文的研究内容
第2章 FZ3-1O 型转子式三车翻车机结构组成与工艺过程分析
2.1 引言
2.2 FZ3-1O 型三车翻车机结构组成
2.3 三车翻车机的工艺过程
2.4 传动系统低速重载齿轮性能影响因子探究
2.5 本章小结
第3章 传动系统关键参数的计算及算法研究
3.1 引言
3.2 静载力矩与转动惯量的计算
3.2.1 静载力矩 M_j的计算
3.2.2 转动惯量的计算
3.2.3 翻车机自重和重心位置计算
3.2.4 空转力矩的计算
3.2.5 摩擦力矩的计算
3.2.6 流质力矩与转动惯量的计算算法研究
3.2.7 流质力矩与转动惯量的计算算法实现
3.3 翻转力矩与转动惯量
3.3.1 静载力矩与转动惯量
3.3.2 流质物料力矩函数表达
3.3.3 静载力矩变化规律分析
3.4 翻转机械计算(工作)载荷的确定
3.5 翻转机械的扭转特性研究
3.6 本章小结
第4章 基于频率跟踪相位差测量转矩方法研究
4.1 引言
4.2 基于频率跟踪相关原理转矩测试算法
4.2.1 JC 型转矩传感器的基本原理
4.2.2 转矩测量原理
4.2.3 基于相关分析原理转矩算法
4.2.4 频率跟踪算法研究
4.3 虚拟转矩检测系统设计
4.3.1 检测系统的硬件设计
4.3.2 虚拟仪器的应用软件开发
4.3.3 测试结果分析
4.4 本章小结
第5章 自补偿柔性传动设计与研究
5.1 引言
5.2 自补偿柔性传动系统设计
5.2.1 柔性传动系统总体方案设计
5.2.2 传动部件选型与方案结构设计
5.3 顶托小车静力学分析与计算
5.4 自补偿柔性传动系统动力学特性研究
5.5 自补偿柔性传动特性分析
5.6 本章小结
第6章 双电机控制同步策略研究
6.1 引言
6.2 控制同步实现可行性
6.3 双电机驱动控制同步策略
6.4 基于广义预测控制的单通道控制器设计
6.4.1 受控电机数学模型的建立
6.4.2 受控对象数学模型离散化
6.4.3 多步辅助预测输出
6.4.4 递推优化算法
6.5 基于T-S 模型的模糊同步控制器的设计
6.6 双驱动控制同步仿真研究
6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介
发布时间: 2008-12-11
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