基于蚁群算法的DTC系统在矿用提升机上的应用研究

论文摘要

矿井常被人们称为矿山的咽喉通道,矿用提升机被广泛用于煤炭、冶金及其他矿山行业的矿井生产,是矿井运输的关键设备之一,它担负着矿山从井下到井上的所有运输任务,包括提升矿物、运送材料及井下设备、人员等繁重工作,所以矿用提升机的技术水平、可靠性不仅关系到矿井的生产能力和生产计划管理,而且直接关系到井下每个矿工的生命安全,而矿用提升机调速性能是整机性能好坏的重要指标。几十年来,各生产厂家只是在其机械结构及部件的改进提高上作了工作,并推出了许多更新换代产品,而在直接影响其性能的调速方面,尤其是在使用交流调速装置方面重视程度不够,总认为它是配套产品,地位不重要,因此矿用提升机电控技术一直处于较落后状态,几乎没有发展,导致高能耗和效率低的电动机转子串电阻调速装置一直占据主导地位,大大制约了其整机水平的提高。为此,分析矿用提升机交流电气传动装置的现状与发展前景,推出同国外先进技术水平相接轨的产品,提高其总体技术水平,是一项迫切的工作。针对矿用提升机故障率高、安全系数低以及对生产已造成严重影响的现象,对矿用提升机采用先进的控制技术进行改造已经是势在必行。为了使矿用提升机控制系统具有先进的控制性能和高可靠性,本文采用了直接转矩的控制方法。直接转矩控制作为一种新型的交流控制系统,以其新颖的控制思想、简洁明了的结构、优良的动静态性能引起了大量国内外研究学者的注意,但直接转矩控制系统自身的不完善限制了其在矿用提升机上的应用。本文将蚁群算法引入到直接转矩控制系统中,对其进行了完善,使其能够更好地应用到矿用提升机的控制系统上,具有一定的研究价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源和背景
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 国内外研究概况和发展趋势
• 1.3.1 国外提升机调速系统的发展
• 1.3.2 国内提升机电气传动技术的状况
• 1.3.3 国内外研究动向的总结及本课题研究方向
• 1.4 本章小结
• 2 矿用提升机系统
• 2.1 矿用提升机发展概况
• 2.2 矿用提升机的主要组成部分和各部分的用途
• 2.2.1 工作机构
• 2.2.2 制动系统
• 2.2.3 机械传动系统
• 2.2.4 润滑系统
• 2.2.5 观测和操作系统
• 2.2.6 拖动、控制和自动保护系统
• 2.3 矿用提升梯形速度图的动力学分析
• 2.3.1 矿用提升机速度图概述
• 2.3.2 最大提升速度
• 1及减速度a₃ 的选择'>2.3.3 提升加速度a₁及减速度a₃的选择
• 2.3.4 提升电动机的选择
• 2.4 本章小结
• 3 交流异步电机直接转矩控制系统
• 3.1 直接转矩控制简介
• 3.1.1 直接转矩控制的提出
• 3.1.2 直接转矩控制的特点
• 3.2 异步电机直接转矩控制的基本思路
• 3.3 异步电机直接转矩控制基本原理
• 3.3.1 异步电机数学模型
• 3.3.2 磁链闭环控制原理
• 3.3.3 转矩闭环控制原理
• 3.3.4 定子磁链观测器和转矩观测器
• 3.3.5 电压空间矢量的选择
• 3.4 本章小结
• 4 蚁群算法
• 4.1 蚁群算法的起源和发展
• 4.2 蚁群算法的基本原理
• 4.2.1 蚁群行为描述
• 4.2.2 蚁群算法的基本机制
• 4.3 蚁群算法的特点
• 4.3.1 蚁群算法是一个系统
• 4.3.2 分布式计算
• 4.3.3 自组织
• 4.3.4 正反馈
• 4.4 蚁群算法的求解模型
• 4.4.1 蚁群算法的实现步骤
• 4.4.2 蚁群算法程序结构流程
• 4.4.3 蚁群算法的性能评价指标
• 4.5 本章小结
• 5 基于蚁群算法的PID 控制
• 5.1 引言
• 5.2 基于蚁群算法的矿用提升机直接转矩系统的构成
• 5.3 基于蚁群算法的速度PID 的设计
• 5.3.1 基于蚁群算法的PID 速度调节器参数整定步骤
• 5.3.2 系统仿真
• 5.4 基于DSP 的直接转矩控制系统软硬件设计
• 5.4.1 硬件系统设计
• 5.4.2 软件系统设计
• 5.5 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录