發(fā)布時間：2020-10-17 00:34

　　 煤礦皮帶機在井下運輸系統(tǒng)中占據(jù)十分重要的地位,它的安全可靠運行,直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效益和人員的生命安全。本文分析了現(xiàn)有的煤礦皮帶機驅(qū)動方式,打破了傳統(tǒng)的異步電動機帶減速機配合滾筒的結(jié)構(gòu)局限性,設(shè)計了一種利用外轉(zhuǎn)子永磁同步電機直接驅(qū)動煤礦帶式輸送機的直接驅(qū)動方式,從而實現(xiàn)了高效節(jié)能的機電一體化零傳動結(jié)構(gòu)。通過對該電機控制策略的研究與分析,本文決定采用矢量與無模型自適應(yīng)控制相結(jié)合的方案,其工作主要如下:首先介紹了國內(nèi)外外轉(zhuǎn)子永磁同步電機的發(fā)展趨勢及其在煤礦皮帶運輸機上的應(yīng)用情況,并對電機本體進行基本介紹。根據(jù)該外轉(zhuǎn)子永磁同步電機不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,給出了PWM矢量控制策略。其次,根據(jù)礦井皮帶運輸機的運行特點和要求,提出一個理想的'S'型啟動曲線,并設(shè)計出無模型自適應(yīng)調(diào)速控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制器。通過調(diào)節(jié)輸入輸出參數(shù)使得電機達到最佳啟動狀態(tài),從而實現(xiàn)無模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動控制。其免去了對被控系統(tǒng)建模的繁重工作,也抑制了由于負(fù)載隨機變化所帶來的擾動。為了提高偽偏導(dǎo)數(shù)的利用率,加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,本文將其與滑模控制相結(jié)合,改進后的算法在電機驅(qū)動中獲得了較好的調(diào)速性能。最后,設(shè)計了一套采用外轉(zhuǎn)子永磁同步電機作為皮帶機輸送機直驅(qū)電機的調(diào)速系統(tǒng),并給出該系統(tǒng)的相關(guān)硬件電路圖設(shè)計、軟件控制流程和各主要元器件的選型。為了驗證改進控制算法的可行性以及無模型自適應(yīng)控制在該電機驅(qū)動控制中的調(diào)速性能,對其在MATLAB/SIMULINK仿真軟件平臺上進行建模與仿真分析,并與傳統(tǒng)的PID速度調(diào)節(jié)器進行比較。仿真的結(jié)果表明,無模型數(shù)據(jù)驅(qū)動控制成功的實現(xiàn)了對給定速度曲線的追蹤,顯示出較強的抗干擾特性;改進的控制算法在仿真中也獲得了較好的跟蹤性和魯棒性,并且加快了系統(tǒng)的相應(yīng)速度,縮短了調(diào)節(jié)時間,驗證了該算法的有效性。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TD634.1;TP273
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 皮帶機控制技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 皮帶機驅(qū)動方式的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外皮帶機控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
2 煤礦皮帶機驅(qū)動電機及控制技術(shù)的研究
    2.1 煤礦皮帶機對控制系統(tǒng)及驅(qū)動裝置的要求
    2.2 煤礦皮帶機理想速度曲線選取
    2.3 直驅(qū)永磁同步驅(qū)動電機的結(jié)構(gòu)特點
    2.4 直驅(qū)式永磁同步電機的散熱結(jié)構(gòu)分析
    2.5 直驅(qū)式永磁同步電機低速運行分析
        2.5.1 永磁同步電機低速直驅(qū)的優(yōu)勢
        2.5.2 永磁同步電機低速運行存在的問題
        2.5.3 解決方案分析
    2.6 本章小結(jié)
3 煤礦皮帶機直驅(qū)調(diào)速控制方案設(shè)計
    3.1 煤礦皮帶機驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模
    3.2 直驅(qū)式永磁同步電機控制策略
        3.2.1 控制方案選取
        3.2.2 電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)
    3.3 傳統(tǒng)PID控制器設(shè)計
    3.4 無模型自適應(yīng)控制器設(shè)計
        3.4.1 非線性系統(tǒng)線性化
        3.4.2 基于緊格式的無模型自適應(yīng)控制律算法
        3.4.3 基于緊格式的偽偏導(dǎo)數(shù)估計算法
    3.5 串級無模型自適應(yīng)控制器設(shè)計
    3.6 無模型自適應(yīng)滑�？刂破髟O(shè)計
        3.6.1 無模型自適應(yīng)滑模控制算法推導(dǎo)
        3.6.2 穩(wěn)定性分析
        3.6.3 仿真驗證
    3.7 本章小結(jié)
4 煤礦皮帶機調(diào)速系統(tǒng)主要硬件設(shè)計
    4.1 調(diào)速系統(tǒng)總體方案
    4.2 主電路設(shè)計的參數(shù)選擇
        4.2.1 功率開關(guān)器件的選擇
        4.2.2 熔斷器和進線開關(guān)的選擇
        4.2.3 交流側(cè)進線電感的設(shè)計
        4.2.4 濾波電路的設(shè)計
    4.3 控制電路的設(shè)計
    4.4 驅(qū)動電路的設(shè)計
    4.5 保護電路的設(shè)計
        4.5.1 過壓欠壓保護電路
        4.5.2 過流保護電路
    4.6 檢測電路的設(shè)計
        4.6.1 同步信號電路的設(shè)計
        4.6.2 電流檢測電路
        4.6.3 直流側(cè)電壓檢測電路
        4.6.4 電機轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置檢測電路
    4.7 本章小結(jié)
5 基于MATLAB皮帶機調(diào)速系統(tǒng)仿真分析
    5.1 MATLAB仿真工具簡介
    5.2 無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)仿真分析
        5.2.1 無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計
        5.2.2 無模型自適應(yīng)控制仿真分析
    5.3 串級無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)仿真分析
        5.3.1 串級無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計
        5.3.2 串級無模型自適應(yīng)控制仿真分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號：2844009