煤礦皮帶機(jī)在井下運(yùn)輸系統(tǒng)中占據(jù)十分重要的地位,它的安全可靠運(yùn)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(jī)驅(qū)動(dòng)方式,打破了傳統(tǒng)的異步電動(dòng)機(jī)帶減速機(jī)配合滾筒的結(jié)構(gòu)局限性,設(shè)計(jì)了一種利用外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)煤礦帶式輸送機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)方式,從而實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能的機(jī)電一體化零傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。通過對(duì)該電機(jī)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(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其在煤礦皮帶運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用情況,并對(duì)電機(jī)本體進(jìn)行基本介紹。根據(jù)該外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)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(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)和要求,提出一個(gè)理想的'S'型啟動(dòng)曲線,并設(shè)計(jì)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(jī)達(dá)到最佳啟動(dòng)狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)無模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制。其免去了對(duì)被控系統(tǒng)建模的繁重工作,也抑制了由于負(fù)載隨機(jī)變化所帶來的擾動(dòng)。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�？刂葡嘟Y(jié)合,改進(jìn)后的算法在電機(jī)驅(qū)動(dòng)中獲得了較好的調(diào)速性能。最后,設(shè)計(jì)了一套采用外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)作為皮帶機(jī)輸送機(jī)直驅(qū)電機(jī)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(jì)、軟件控制流程和各主要元器件的選型。為了驗(yàn)證改進(jìn)控制算法的可行性以及無模型自適應(yīng)控制在該電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中的調(diào)速性能,對(duì)其在MATLAB/SIMULINK仿真軟件平臺(tái)上進(jìn)行建模與仿真分析,并與傳統(tǒng)的PID速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較。仿真的結(jié)果表明,無模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)給定速度曲線的追蹤,顯示出較強(qiáng)的抗干擾特性;改進(jìn)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(shí)間,驗(yàn)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(jí)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(jī)控制技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外皮帶機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
2 煤礦皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)的研究
    2.1 煤礦皮帶機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)裝置的要求
    2.2 煤礦皮帶機(jī)理想速度曲線選取
    2.3 直驅(qū)永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    2.4 直驅(qū)式永磁同步電機(jī)的散熱結(jié)構(gòu)分析
    2.5 直驅(qū)式永磁同步電機(jī)低速運(yùn)行分析
        2.5.1 永磁同步電機(jī)低速直驅(qū)的優(yōu)勢(shì)
        2.5.2 永磁同步電機(jī)低速運(yùn)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(jī)直驅(qū)調(diào)速控制方案設(shè)計(jì)
    3.1 煤礦皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模
    3.2 直驅(qū)式永磁同步電機(jī)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(jì)
    3.4 無模型自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)
        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(jì)算法
    3.5 串級(jí)無模型自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)
    3.6 無模型自適應(yīng)滑�？刂破髟O(shè)計(jì)
        3.6.1 無模型自適應(yīng)滑�？刂扑惴ㄍ茖�(dǎo)
        3.6.2 穩(wěn)定性分析
        3.6.3 仿真驗(yàn)證
    3.7 本章小結(jié)
4 煤礦皮帶機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)
    4.1 調(diào)速系統(tǒng)總體方案
    4.2 主電路設(shè)計(jì)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(jìn)線開關(guān)的選擇
        4.2.3 交流側(cè)進(jìn)線電感的設(shè)計(jì)
        4.2.4 濾波電路的設(shè)計(jì)
    4.3 控制電路的設(shè)計(jì)
    4.4 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
    4.5 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)
        4.5.1 過壓欠壓保護(hù)電路
        4.5.2 過流保護(hù)電路
    4.6 檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)
        4.6.1 同步信號(hào)電路的設(shè)計(jì)
        4.6.2 電流檢測(cè)電路
        4.6.3 直流側(cè)電壓檢測(cè)電路
        4.6.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路
    4.7 本章小結(jié)
5 基于MATLAB皮帶機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真分析
    5.1 MATLAB仿真工具簡(jiǎn)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(jì)
        5.2.2 無模型自適應(yīng)控制仿真分析
    5.3 串級(jí)無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)仿真分析
        5.3.1 串級(jí)無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.3.2 串級(jí)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(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號(hào)：2844009