矿井提升机系统辨识与自适应控制研究

论文摘要

在单绳缠绕式矿井提升机的提升过程中,提升钢丝绳在卷筒上的多层缠绕,使折算到提升电动机轴上的转动惯量发生明显变化;与此同时,由于外界环境、工况的影响,矿井提升机的参数也势必会发生变化。传统的控制器无法自动调节控制参数以适应这种被控对象的参数变化。应用系统辨识技术对矿井提升机的转动惯量、机电时间常数、电磁时间常数等参数进行在线辨识;并应用自适应控制技术在线的修改控制器的参数,使其适应提升机系统参数的变化,是使提升机的控制性能达到最优的有效途径。本文对系统辨识和自适应控制在单绳缠绕式矿井提升机直流拖动系统中的应用进行了理论探讨和应用研究。首先简介了系统辨识和自适应控制的发展过程,并详细论述了近年来国内外自适应控制领域的研究成果;然后对提升机的直流拖动电机,进行了参数辨识,得到了直流拖动电机的状态空间模型,用BP神经网络对电机的状态进行估计,构建了基于神经元状态反馈的广义极点配置模型参考自适应控制(MRAC)结构;最后设计了用于系统辨识的数据采集系统的硬件和软件界面,并利用VB与MATLAB的混合编程技术完成辨识算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要内容
• 2 系统辨识理论的研究与应用
• 2.1 最小二乘问题的描述及其普通解
• 2.2 系统辨识的信号及其产生方法
• 2.3 基于递推最小二乘法的直流电动机模型辨识
• 2.4 基于神经网络法的直流电动机模型辨识
• 3 基于状态反馈的极点配置模型参考自适应控制
• 3.1 模型参考自适应控制的理论基础
• 3.2 模型参考自适应控制的设计方法
• 3.3 状态反馈极点配置
• 3.4 基于状态反馈的广义极点配置自适应控制
• 4 数据采集部分的软硬件设计
• 4.1 电动机转速的检测
• 4.2 模拟量输入通道的设计
• 4.3 数字滤波技术
• 4.4 上位机软件设计
• 5 结论与展望
• 5.1 本文的主要工作与结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果