本文關鍵詞：基于嵌入式系統(tǒng)的電磁調速采煤機主控系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的快速發(fā)展,煤炭開采更加注重安全、高效。采煤機作為煤炭開采的關鍵設備,其安全、可靠、穩(wěn)定的運行對煤炭開采作業(yè)有非常重要的意義。目前國內(nèi)外主流采煤機主要以電牽引采煤機為主,根據(jù)調速系統(tǒng)類別大致可分為交流變頻調速、開關磁阻調速以及電磁調速。電磁調速牽引系統(tǒng)較前兩者調速系統(tǒng)而言具有可變輸出轉矩控制、控制系統(tǒng)簡單、體積小、技術成熟等優(yōu)點。因此本文以電磁調速采煤機為研究對象,從提升采煤機信息管理效率以及改善電磁調速電動機控制方法的角度出發(fā),分析了電磁調速電動機調速過程,并建立電磁調速電動機數(shù)學控制模型,通過MATLAB仿真對比控制算法的穩(wěn)定性。依據(jù)電磁調速電動機實際控制需求,設計了以AT91SAM9G20微控制器為核心的電磁調速電動機主控系統(tǒng),詳細闡述了主控系統(tǒng)的工作原理和功能分析,通過分析電磁調速電動機的調速過程,建立系統(tǒng)速度閉環(huán)數(shù)學控制模型,并在轉速閉環(huán)控制中加入最小拍無波紋控制器,從而保證電磁調速電動機穩(wěn)定運行。另外,在電磁調速電動機主控系統(tǒng)中加入通信系統(tǒng)管理單元—通信管理機,通信管理機采用標準MODBUS協(xié)議和常見的通信接口,以兼容多種類型的信號傳感器。主控系統(tǒng)在運行過程中結合信號傳感器可實現(xiàn)采煤機電動機的半自動運行。通過遠程無線遙控實現(xiàn)采煤機的遠程控制,提升了采煤機的工作效率以及安全性。在硬件電路設計部分主要完成了以CPU為核心的外圍功能模塊的硬件電路,主要包括總線型遙控器設計、數(shù)據(jù)輸入輸出電路設計、電源電路設計以及通信電路設計等。在軟件設計部分主要完成了系統(tǒng)軟件構架、嵌入式Linux系統(tǒng)移植、數(shù)字化控制器設計以及各功能模塊的應用程序運行流程圖。在軟硬件電路設計時,充分考慮到外界電磁干擾給系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響,保證系統(tǒng)具有一定的魯棒性。通過試驗表明,本主控系統(tǒng)能夠對電磁調速牽引電機實現(xiàn)預期控制效果,并且具有較強的通信兼容能力,可保證系統(tǒng)實時、準確地采集傳感器數(shù)據(jù)信號。另外無線遙控可以準確的將控制命令傳輸至主控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制功能,經(jīng)過反復測試,無線遙控傳輸誤碼率在萬分之五以內(nèi)。各項設計指標均已達到。
【關鍵詞】：電磁調速采煤機 嵌入式主控 通信管理機 AT91SAM9G20 MODBUS
【學位授予單位】：河北工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD632.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究課題的背景和意義11-13
• 1.2 電牽引采煤機主控系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 電牽引采煤機主控系統(tǒng)國外發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.2.2 電牽引采煤機主控系統(tǒng)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及組織結構14-15
• 1.4 本章小結15-16
• 第2章 主控系統(tǒng)結構分析和方案研究16-22
• 2.1 主控系統(tǒng)結構介紹16-17
• 2.2 主控系統(tǒng)的工作原理和功能分析17-18
• 2.2.1 主控系統(tǒng)的工作原理17
• 2.2.2 主控系統(tǒng)的功能分析17-18
• 2.3 電磁調速采煤機運動控制模型分析18-20
• 2.3.1 電磁調速采煤機運動控制分析18
• 2.3.2 最小拍無波紋控制算法18-20
• 2.4 本章小結20-22
• 第3章 主控系統(tǒng)硬件研究與實現(xiàn)22-33
• 3.1 主控系統(tǒng)整體硬件功能劃分22-23
• 3.2 系統(tǒng)硬件電路注意事項23-24
• 3.3 各功能模塊硬件電路研究24-32
• 3.3.1 CPU核心控制單元模塊24-25
• 3.3.2 總線型遙控器模塊25-27
• 3.3.3 數(shù)據(jù)輸入輸出電路研究與設計27-30
• 3.3.4 電源模塊電路設計30-31
• 3.3.5 通信模塊電路設計31-32
• 3.3.6 SD卡數(shù)據(jù)存儲電路設計32
• 3.4 本章小結32-33
• 第4章 主控系統(tǒng)軟件研究與實現(xiàn)33-48
• 4.1 主控系統(tǒng)的程序設計原則和軟件組織結構33-34
• 4.1.1 程序設計原則33
• 4.1.2 軟件組織結構33-34
• 4.2 嵌入式Linux系統(tǒng)移植34-38
• 4.2.1 編譯環(huán)境的構建34-35
• 4.2.2 內(nèi)核定制及移植35-36
• 4.2.3 加載BootLoader程序36-37
• 4.2.4 創(chuàng)建根文件系統(tǒng)37-38
• 4.3 最小拍無波紋控制器的研究與實現(xiàn)38-40
• 4.3.1 最小拍無波紋控制器原理38-39
• 4.3.2 最小拍無波紋控制器設計39-40
• 4.4 主控裝置應用程序研究40-46
• 4.4.1 后臺應用程序設計40-42
• 4.4.2 通訊管理機程序設計42-44
• 4.4.3 總線型遙控器程序設計44-45
• 4.4.4 通訊協(xié)議選擇45-46
• 4.5 本章小節(jié)46-48
• 第5章 系統(tǒng)性能仿真和試驗48-54
• 5.1 系統(tǒng)仿真48-50
• 5.2 電磁調速采煤機主控系統(tǒng)試驗50-51
• 5.2.1 性能測試50-51
• 5.2.2 Modbus通訊服務測試51
• 5.3 系統(tǒng)可靠性分析51-53
• 5.3.1 硬件抗干擾措施52-53
• 5.3.2 軟件抗干擾措施53
• 5.4 本章小結53-54
• 總結與展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-61
• 作者簡介61-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和科研成果62-63

【參考文獻】

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：755382