翻抛机控制系统的开发及电动机矢量控制仿真

论文摘要

在有机肥生产过程中,翻抛是一个重要环节,其目的是使物料混合均匀并在翻抛过程中与空气充分接触得到充分的发酵,以获得高质量的有机肥。传统的翻抛是由人工或挖掘机来完成的,存在着工作环境差、劳动强度大、粉碎性差、翻抛不均匀、生产效率低、作业成本高及发酵不理想等问题。欧美有机肥生产设备一次性投入成本高,进口设备价格又非常昂贵,国内企业难以承受。如何实现机械化翻抛,提高有机肥生产机械化水平是中国有机肥生产迫切需要解决的难题。首先,设计翻抛机控制系统结构。根据实际情况,对行走机构和翻抛机构的电动机、变频器、传感器以及附属部件进行选择,完成总体设计,画出控制系统的框图。对翻抛机的工艺过程进行分析和控制要求,提出控制方案。确定PLC的输入输出点数,选择PLC与扩展模块,完成PLC的硬件连线和系统软件的开发。然后,根据专家经验,分析PI参数对系统的影响,建立了模糊调整规则,确定控制器的输出输入量,确定基本论域、模糊论域、量化因子及语言变量,并最后建立了模糊PI控制模型。最后,根据交流异步电动机空间矢量控制系统的原理以及实现方法,建立电动机矢量控制的Simulink仿真模型。对翻抛机采用以PLC为控制器的控制系统,满足了有机肥翻抛的工作要求。工作部刮板电机采用电压空间矢量脉宽(SVPWM)调速系统,不仅可以得到良好的调速效果,提高有机肥生产质量,还可以在不新增调速设备需求的情况下,提高了直流电压的利用率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究内容及研究方法
• 第2章 翻抛机总体方案设计和部件选型
• 2.1 翻抛机系统简介及其基本数据
• 2.1.1 翻抛机的构造
• 2.1.2 各机构组成和特点
• 2.2 系统总体方案设计
• 2.2.1 翻抛机构
• 2.2.2 行走机构
• 2.3 系统的部件设计
• 2.3.1 电动机的选用
• 2.3.2 变频器的选用
• 2.3.3 制动单元
• 2.3.4 传感器的选择
• 2.4 控制系统的I/O点及地址分配
• 2.5 PLC系统选型
• 2.6 PLC硬件接线图
• 第3章 翻抛机的PLC控制系统软件的开发
• 3.1 翻抛机的工艺过程
• 3.2 系统控制要求
• 3.2.1 从系统结构上考虑
• 3.2.2 从控制方式考虑
• 3.3 翻抛机系统的软件开发
• 3.3.1 软件设计的特点
• 3.3.2 软件流程
• 3.3.3 系统的软件开发
• 第4章 翻抛机系统中的模糊PI控制
• 4.1 PI参数对系统的影响
• 4.2 模糊PI控制器的结构
• 4.3 基于误差驱动的增益调整型模糊PI控制器
• 4.4 模糊PI控制器的设计
• 4.4.1 PI参数的整定原则
• 4.4.2 模糊PI参数调整模型的建立
• 第5章 异步电机控制系统及其仿真
• 5.1 矢量变换
• 5.1.1 三相/二相（3/2）变换或二相/三相（2/3）变换
• 5.1.2 矢量旋转（VR）变换
• 5.1.3 三相静止坐标系与二相旋转坐标系下的变换
• 5.2 异步电机的动态数学模型
• 5.3 交流异步电机矢量控制系统
• 5.3.1 空间电压矢量控制的基本原理
• 5.3.2 空间电压矢量PWM（SVPWM）控制的实现方法
• 5.4 基于SVPWM的交流异步电动机控制系统仿真模型的建立
• 5.5 空间电压矢量控制系统仿真结果
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文