本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式系統(tǒng)的電磁調(diào)速采煤機(jī)主控系統(tǒng)研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,煤炭開(kāi)采更加注重安全、高效。采煤機(jī)作為煤炭開(kāi)采的關(guān)鍵設(shè)備,其安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行對(duì)煤炭開(kāi)采作業(yè)有非常重要的意義。目前國(guó)內(nèi)外主流采煤機(jī)主要以電牽引采煤機(jī)為主,根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)類別大致可分為交流變頻調(diào)速、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速以及電磁調(diào)速。電磁調(diào)速牽引系統(tǒng)較前兩者調(diào)速系統(tǒng)而言具有可變輸出轉(zhuǎn)矩控制、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、體積小、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。因此本文以電磁調(diào)速采煤機(jī)為研究對(duì)象,從提升采煤機(jī)信息管理效率以及改善電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制方法的角度出發(fā),分析了電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速過(guò)程,并建立電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)控制模型,通過(guò)MATLAB仿真對(duì)比控制算法的穩(wěn)定性。依據(jù)電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)實(shí)際控制需求,設(shè)計(jì)了以AT91SAM9G20微控制器為核心的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)主控系統(tǒng),詳細(xì)闡述了主控系統(tǒng)的工作原理和功能分析,通過(guò)分析電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速過(guò)程,建立系統(tǒng)速度閉環(huán)數(shù)學(xué)控制模型,并在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制中加入最小拍無(wú)波紋控制器,從而保證電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。另外,在電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)主控系統(tǒng)中加入通信系統(tǒng)管理單元—通信管理機(jī),通信管理機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議和常見(jiàn)的通信接口,以兼容多種類型的信號(hào)傳感器。主控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中結(jié)合信號(hào)傳感器可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的半自動(dòng)運(yùn)行。通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線遙控實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的遠(yuǎn)程控制,提升了采煤機(jī)的工作效率以及安全性。在硬件電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)輸入輸出電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)以及通信電路設(shè)計(jì)等。在軟件設(shè)計(jì)部分主要完成了系統(tǒng)軟件構(gòu)架、嵌入式Linux系統(tǒng)移植、數(shù)字化控制器設(shè)計(jì)以及各功能模塊的應(yīng)用程序運(yùn)行流程圖。在軟硬件電路設(shè)計(jì)時(shí),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(guò)試驗(yàn)表明,本主控系統(tǒng)能夠?qū)﹄姶耪{(diào)速牽引電機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)期控制效果,并且具有較強(qiáng)的通信兼容能力,可保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地采集傳感器數(shù)據(jù)信號(hào)。另外無(wú)線遙控可以準(zhǔn)確的將控制命令傳輸至主控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能,經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試,無(wú)線遙控傳輸誤碼率在萬(wàn)分之五以內(nèi)。各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)均已達(dá)到。
【關(guān)鍵詞】：電磁調(diào)速采煤機(jī) 嵌入式主控 通信管理機(jī) AT91SAM9G20 MODBUS
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jī)主控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 電牽引采煤機(jī)主控系統(tǒng)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.2.2 電牽引采煤機(jī)主控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和方案研究16-22
• 2.1 主控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(diào)速采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模型分析18-20
• 2.3.1 電磁調(diào)速采煤機(jī)運(yùn)動(dòng)控制分析18
• 2.3.2 最小拍無(wú)波紋控制算法18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-22
• 第3章 主控系統(tǒng)硬件研究與實(shí)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(xiàng)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(shè)計(jì)27-30
• 3.3.4 電源模塊電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.3.5 通信模塊電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.3.6 SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 主控系統(tǒng)軟件研究與實(shí)現(xiàn)33-48
• 4.1 主控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)原則和軟件組織結(jié)構(gòu)33-34
• 4.1.1 程序設(shè)計(jì)原則33
• 4.1.2 軟件組織結(jié)構(gòu)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(gòu)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(wú)波紋控制器的研究與實(shí)現(xiàn)38-40
• 4.3.1 最小拍無(wú)波紋控制器原理38-39
• 4.3.2 最小拍無(wú)波紋控制器設(shè)計(jì)39-40
• 4.4 主控裝置應(yīng)用程序研究40-46
• 4.4.1 后臺(tái)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)40-42
• 4.4.2 通訊管理機(jī)程序設(shè)計(jì)42-44
• 4.4.3 總線型遙控器程序設(shè)計(jì)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(yàn)48-54
• 5.1 系統(tǒng)仿真48-50
• 5.2 電磁調(diào)速采煤機(jī)主控系統(tǒng)試驗(yàn)50-51
• 5.2.1 性能測(cè)試50-51
• 5.2.2 Modbus通訊服務(wù)測(cè)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(jié)53-54
• 總結(jié)與展望54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 作者簡(jiǎn)介61-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果62-63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：755382