带式输送机液粘可控传动装置控制研究

论文摘要

由于工业生产效率的不断提高,作为散料运输的主要设备—带式输送机正朝着大功率、大运量、长距离的方向发展,液粘可控传动技术是新型大功率带式输送机研制的关键技术之一,液粘可控传动装置的可控起动技术、控制策略与实现技术的研究对于液体粘性传动理论的发展应用及基于液粘传动技术的大型带式输送机的研制都具有重要的理论研究意义和实际应用价值。本文在分析带式输送机液粘可控传动装置工作机理的基础上,进行了液粘可控传动装置内部摩擦片受力分析,建立其受力平衡方程,通过在工作点增量线性化的方法得到加速度传递函数,通过试车数据进行了模型校验。设计了增量式PID控制器,进行了仿真实验。本文在研究广义预测控制理论的基础上,提出了液粘可控传动装置广义预测控制参数的设计要求,并设计了液粘可控传动装置预测控制器。针对非线性系统建立预测模型较困难的问题,采用一种模糊与预测控制相结合的控制方法,基于专家知识和操作经验以及现场数据建立基于max-min算法的Mamdani型模糊模型,通过模糊输入变量对模糊模型的结构分析,建立预测模型。在一步预测模型的基础上,推导出多步预测模型,实施预测控制,进行了仿真研究。研究了液粘可控传动装置模糊神经网络控制方法。在设计和分析液粘可控传动装置模糊控制的基础上,进行了模糊控制与神经网络相结合的控制技术研究。采用模糊C均值聚类方法初始化隶属度函数,基于权值矩阵的最大值来提取和化简模糊规则,采用遗传算法进行隶属度函数的优化调整,通过对样本数据的学习,提取控制规则,确定液粘可控传动装置模糊神经网络控制器的结构及算法,并进行了仿真研究。以正在试制的300kw液粘可控传动装置为对象,分别应用PID算法和广义预测控制、模糊预测控制、模糊控制神经网络控制方法对空载和满载起动液粘可控传动装置进行控制仿真研究,对控制效果进行比较分析,优化出液粘可控传动装置模糊神经网络控制器。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 液体粘性可控传动装置概述
• 1.3 液粘可控传动技术研究现状
• 1.4 课题来源及研究意义
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 液粘可控传动装置PID控制
• 2.1 引言
• 2.2 液粘可控传动装置模型的建立
• 2.2.1 油膜受力分析
• 2.2.2 受力平衡方程的建立
• 2.2.3 液粘可控传动装置加速度传递函数
• 2.2.4 模型的验证
• 2.3 PID控制概述
• 2.4 PID控制器参数整定
• 2.5 本章小结
• 第3章 液粘可控传动装置预测控制
• 3.1 引言
• 3.2 液粘可控传动装置广义预测控制
• 3.2.1 广义预测控制基本算法
• 3.2.2 液粘可控传动装置广义预测控制的参数选择
• 3.2.3 液粘可控传动装置广义预测控制仿真
• 3.3 液粘可控传动装置模糊预测控制
• 3.3.1 模糊线性化预测模型的建立
• 3.3.2 滚动优化
• 3.3.3 反馈校正
• 3.3.4 模糊预测控制算法
• 3.4 液粘可控传动装置模糊预测控制仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 液粘可控传动装置模糊控制
• 4.1 引言
• 4.2 液粘可控传动装置模糊控制
• 4.2.1 模糊控制的输入、输出变量
• 4.2.2 语言变量的模糊化
• 4.2.3 量化因子和比例因子的确定
• 4.2.4 隶属度函数的确定
• 4.2.5 模糊控制规则的建立
• 4.2.6 模糊控制表的建立
• 4.2.7 模糊控制仿真
• 4.3 液粘可控传动装置模糊神经网络控制
• 4.3.1 学习样本的获取
• 4.3.2 网络结构及学习算法
• 4.3.3 初始化隶属函数
• 4.3.4 规则提取
• 4.3.5 基于遗传算法的参数调整
• 4.3.6 计算机仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 液粘可控传动装置控制仿真
• 5.1 引言
• 5.2 仿真
• 5.2.1 带式输送机空载起动仿真
• 5.2.2 带式输送机满载起动仿真
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢