长距离带式输送机多电机驱动功率平衡的研究

论文摘要

长距离带式输送机广泛应用于电厂，采矿，码头等工矿企业，具有输送能力大，污染小，寿命长等特点；主要包括：钢芯输送带，交流电动机，减速机，盘式制动器，液压拉紧，变频器，跑偏及撕裂保护装置等。为减少输送带启动和运行张力，该系统通常采用多个大功率交流电动机驱动，电动机布置在不同的地方，如：头部，尾部，中部等。由于钢芯输送带具有较大的粘弹性，在启动和运行阶段，系统会产生较大的张力波；张力波沿输送带传播过程引起输送带的振动，影响系统的启动的平稳性，运行安全性，严重时会导致频繁的停车事故。由于电动机，减速机等机电设备的特性差异，及围包角的差异会导致系统中各电动机功率分配不均衡；这些电动机的不均衡性会产生更严重的张力波动过程。因此，多个电动机的功率平衡问题对输送机的安全运行有着非常重要的理论意义和应用价值。论文首先介绍了长距离带式输送机的组成部分及关键部件的数学模型，主要包括：张紧装置，电动机，变频器，及输送带。采用有限元方法分析了输送机带的动力学模型；为简化仿真的复杂度，考虑了变频器和电动机的等效模型。然后基于功率分配的稳态模型，分析了功率不平衡的原因及现象；讨论了功率不平衡的动态过程特性。设计出了功率平衡控制策略，并给出了一个功率平衡控制器，讨论了该功率平衡控制器的结构和计算过程。最后，基于仿真模型给出了仿真结果，仿真表明该功率平衡器解决了功率均衡分配的问题，并具有较好的动态特性。文章的最后还讨论了一个工程应用情况。论文工作的主要创新点在于：设计了输送机系统的功率分配的稳态模型和动态模型，该模型不但可以定性的分析功率不平衡的原因，也可以动态的仿真功率分配过程中的动态特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景、意义
• 1.2. 带式输送机的控制问题
• 1.2.1. 功率平衡问题
• 1.2.2. 平稳启动问题
• 1.2.3. 可靠制动问题
• 1.3 协调控制
• 1.3.1 模糊控制
• 1.3.2 学习控制
• 1.3.3 神经网络控制
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 输送机数学模型
• 2.1 输送机的主要构件
• 2.2 输送带的数学模型
• 2.2.1 胶带的力学特性
• 2.2.2 胶带的有限元模型
• 2.3 基于有限元的带式输送机的动力学模型建立
• 2.3.1 整个系统的力学模型建立
• 2.3.2 建立带式输送机动力学模型的基本假设
• 2.3.3 带式输送机离散模型的动力方程
• 2.3.4 输送机系统动力学方程中的参数计算
• 2.3.5 输送机动力学模型方程式简化
• 2.3.6 输送机动力学模型特点
• 2.4 三驱动长距离平运带启动过程仿真
• 2.5 本章小结
• 第三章 功率分配的稳态模型
• 3.1 带式输送机多电机驱动子系统分析
• 3.1.1 驱动子系统模型
• 3.1.2 多驱动子系统的控制结构
• 3.2 功率分配的稳态分析
• 3.3 多机功率分配模型的等效
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于 CMAC 的功率平衡算法
• 4.1 CMAC 的基本理论
• 4.1.1 CMAC 的特点
• 4.1.2 CMAC 神经网络
• 4.2 CMAC 学习控制的控制算法
• 4.2.1 CMAC 的学习控制结构
• 4.2.2 具有 CMAC 环节的速度控制器
• 4.3 基于 CMAC 的功率平衡过程仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 工程实例
• 5.1 内蒙古天皓水泥带式输送机控制系统工程
• 第六章 总结
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 附图一