現(xiàn)有提升系統(tǒng)多為單繩纏繞式和多繩摩擦式,該兩類提升系統(tǒng)對于深部煤礦井下提升具有一定局限性,雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)在能夠克服單繩纏繞式和多繩摩擦式系統(tǒng)用于深井提升時鋼絲繩制造難度大和提升能力急劇下降的問題,因此在深井提升方面具有優(yōu)勢。雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)在運行過程中會出現(xiàn)鋼絲繩提升不同步現(xiàn)象,影響容器運行的平穩(wěn)性,然而國內外對于該系統(tǒng)相關技術的研究并不成熟。因此,本文在國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)“非定常工況下超深井提升系統(tǒng)預防及安全運行研究”的資助下,以雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)為研究對象,綜合運用提升系統(tǒng)和閥控液壓缸系統(tǒng)非線性動力學建模、信號傳輸與控制信號延時補償、非線性控制方法等理論,開展雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)容器平穩(wěn)性控制方法的理論與試驗研究,為雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)容器平穩(wěn)性控制提供重要理論支持和技術手段。首先,介紹了本文研究的雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)的組成和工作原理,考慮系統(tǒng)工作方式分別建立了提升系統(tǒng)本體模型和浮動天輪液壓缸系統(tǒng)模型;以提升系統(tǒng)運行過程中容器平穩(wěn)性為控制目標,結合提升系統(tǒng)不同運行工況,分別建立了雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)的位姿調平和鋼絲繩張力平衡控制模型;搭建了雙繩纏繞式深井提升試驗系統(tǒng),對容器位姿調平和鋼絲繩張力平衡控制模型的準確性進行了試驗驗證,為后續(xù)提升系統(tǒng)容器平穩(wěn)性控制方法的理論與試驗研究奠定了基礎。其次,針對雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)運行過程中容器傾角和鋼絲繩張力反饋信號傳輸及浮動天輪控制信號存在延時問題,建立了存在反饋信號傳輸和信號延時的容器位姿調平和鋼絲繩張力平衡控制矩陣模型;設計了針對反饋信號傳輸延時和控制信號延時的補償觀測器,并對加入延時補償觀測器之后系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了證明;開展了延時補償觀測器的試驗研究,驗證了提出觀測器的有效性。再次,針對雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)容器位姿調平控制,結合容器位姿調平控制模型,考慮系統(tǒng)存在的參數(shù)不確定性和外部干擾,設計了可以對不確定參數(shù)進行估計和對外部干擾進行補償?shù)淖赃m應反步控制方法;考慮自適應反步控制方法中存在可能使系統(tǒng)產生抖動的切換系統(tǒng),提出了一種基于干擾觀測器的自適應反步控制方法,可以對外部干擾進行在線估計和補償;開展了雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)容器位姿調平控制方法的試驗研究,驗證了提出基于干擾觀測器的自適應反步控制方法的有效性。最后,針對雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)鋼絲繩張力平衡控制,結合鋼絲繩張力平衡控制模型,同樣考慮系統(tǒng)存在的參數(shù)不確定性和外部干擾,設計了用于鋼絲繩張力平衡控制的自適應反步控制方法;考慮到鋼絲繩張力平衡控制外部干擾不易觀測的問題,利用自適應模糊系統(tǒng)對控制律中切換系統(tǒng)進行改進,形成了一種自適應模糊反步控制方法;考慮通過傳感器得到的狀態(tài)變量中存在的噪聲,設計了一種低增益狀態(tài)觀測器,與自適應模糊反步控制器相結合,形成了一種混合控制方法;開展了雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)鋼絲繩張力平衡控制方法的試驗研究,驗證了提出的混合控制方法的有效性。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TD633
【部分圖文】：

2 雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)建模與試驗系統(tǒng)搭建壓缸軸向負載力，其中位移傳感器選用德國德敏哲公司 1840110200 型號磁致伸縮位移傳感器，量程為±100mm，精度為±0.01%，油壓傳感器選用上海天沐公司NS-I1 型號，量程為 0-25MPa，精度為±0.5%，壓力傳感器型號與測量鋼絲繩張力的傳感器相同，選用上海天沐公司 NS-WL2 型號。提升容器上安裝有傾角傳感器，可以實時反饋容器在提升過程中的位姿，傾角傳感器選擇 svt628t 型號，量程為±90°，精度為±0.1%。雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)試驗系統(tǒng)主要工作參數(shù)的主要工作參數(shù)見表 2-1。表 2-1 雙繩纏繞式深井提升系統(tǒng)試驗系統(tǒng)主要工作參數(shù)Table 2-1 Main working parameters of double-rope winding hoisting experimental system工作參數(shù) 值 工作參數(shù) 值最大提升高度 6m 液壓缸行程 100mm配重尺寸 0.375m*0.375m*0.125m 最大提升加速度 1m/s2配重質量 200kg 最大提升速度 1m/s
【參考文獻】

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本文編號：2853921