深海采矿扬矿硬管和组合缆同步下放控制系统研究

论文摘要

在深海采矿系统中,扬矿硬管系统和基于光纤动力组合缆的供电及信息传输是其中两个非常重要的组成部分。扬矿硬管系统的主要作用是将集矿机采集的多金属结核从中继仓提升到海面采矿船上;组合缆的作用主要是提供进行水上水下信号和动力电源的传输通道。由于组合缆是捆绑在硬管上进行分段下放,组合缆下放的过快会引起膨起或扭曲;组合缆下放过慢,则易于拉断,因此保证组合缆下放与硬管下放的同步,对于采矿系统下放和回收作业安全、可靠、高效、连续、经济的运行有极为重要的意义。 本文针对深海采矿过程中硬管系统和组合缆系统的下放控制问题进行研究。首先,分别介绍了硬管下放系统和组合缆下放系统工艺及主要设备,分析出硬管组合缆下放过程存在的主要问题;接着,在分别分析硬管下放过程和组合缆下放过程中电机频繁起停、低速运行和负载不断变化等特性的基础上,依据硬管和组合缆系统的数学模型,对两子系统采用速度环和电流环双闭环控制方案,电流环采用PI控制,速度环采用模糊PI控制;最后,在设计完成硬管下放调速子系统和组合缆下放调速子系统的基础上,采用基于补偿器原理并联运行的同步控制方法,实现硬管组合缆同步准确下放。仿真结果表明硬管组合缆下放系统加入速度补偿后,起停过程跟随性能和抗干扰性能都得到提高。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要研究内容及其结构
• 第二章 扬矿硬管和组合缆下放工艺
• 2.1 深海采矿硬管组合缆下放工艺流程
• 2.2 硬管下放系统工艺及主要设备
• 2.2.1 硬管下放工艺
• 2.2.2 硬管下放系统主要设备
• 2.3 组合缆下放系统工艺及主要设备
• 2.3.1 组合缆下放工艺
• 2.3.2 组合缆下放系统主要设备
• 2.4 硬管组合缆下放过程存在的问题
• 2.5 小结
• 第三章 同步下放控制系统总体设计
• 3.1 硬管下放控制系统设计
• 3.1.1 硬管下放系统特性分析
• 3.1.2 硬管下放控制系统设计
• 3.2 组合缆下放控制系统设计
• 3.2.1 组合缆下放系统特性分析
• 3.2.2 组合缆下放控制系统设计
• 3.3 硬管组合缆同步下放系统总体设计
• 3.3.1 多级电机驱动电气同步控制方法
• 3.3.2 硬管组合缆同步下放控制系统总体设计
• 3.4 小结
• 第四章 同步下放系统控制器设计及仿真
• 4.1 硬管下放系统控制器设计
• 4.1.1 硬管下放系统对象模型
• 4.1.2 硬管下放变频调速系统控制器设计
• 4.1.3 仿真及其结果分析
• 4.2 组合缆下放系统控制器设计
• 4.2.1 组合缆下放变频调速系统控制器设计
• 4.2.2 仿真及其结果分析
• 4.3 硬管组合缆下放系统同步控制器设计
• 4.3.1 基于补偿器原理并联运行同步控制器设计
• 4.3.2 仿真及其结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果