基于模糊控制的皮带多机驱动功率平衡控制器的研究

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目前,在我国煤矿产业所使用的皮带运输机已经逐渐走向长距离、大运量和高速率方向,因此对电机驱动功率要求愈来愈高,进而开始使用多电机驱动,这样才能避免用单机驱动带来的问题。在实际使用过程中,虽然多机驱动存在很多优点,但是却存在驱动功率分配不均衡的问题,这是由于煤矿生产所使用的输送带属于胶带,在输送物料时,如果输送带各个驱动部位驱动功率不平衡,会造成其所受张力严重不均衡,这样输送带会发生拉伤、偏离输送轨道或者是断裂,以及驱动电机故障等问题。针对此问题,本文提出了模糊控制策略,通过PLC和调速型液力耦合器来调节多机驱动功率平衡的控制手段,同时对整个控制系统结构构成进行了研究。本文控制方案是:通过监测输送带的转速和各驱动电机的定子电流信号,将其输送到PLC控制器中,并将输送带实际转速与给定转速比较,以控制输送带的启动;将监测到的电流信号与基准电流信号进行比较,取两者差值作为控制信号,通过步进电机控制液力耦合器勺杆上下移动的位置,以控制液力耦合器内部充油量大小,使各驱动电机的定子电流值基本接近,从而满足各个电机驱动功率平衡的要求。由于输送机系统具有滞后性和多变量控制的复杂性,不能采用常规的线性控制方法,所以本文确定选用模糊控制策略,这种控制策略简单易行。根据模糊控制原理,本文确定了模糊输入量、输出量,选定隶属度函数和控制规则,并建立了总控制决策表。最后,本文以此为依据,借助MATLAB仿真软件,对液力耦合器进行了数学建模,并给出了整个控制系统的模拟仿真模型,对仿真的结果进行了分析。另外,本文在硬件选型这一块,确定以西门子PLC300作为主控制器,然后对控制系统的各个模块进行了选型,包括A/D模块、高速计数模块、隔离栅等。并且对系统硬件各个模块的接线进行了全面设计。在程序设计这一块,本文先后对控制系统的主程序和各类子程序模块,分别进行了详细设计。从本文的仿真结果和设计的系统来看,采用模糊控制策略去实现多机输出功率平衡的方法是可行的。
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