基于功率平衡的多电机驱动带式输送机的节能策略研究

发布时间：2017-08-23 18:44

  本文关键词：基于功率平衡的多电机驱动带式输送机的节能策略研究

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【摘要】：现今,随着社会经济的发展,企业的生产规模和效率迫切地需要提升,这加快了带式输送机朝着高速、长距离、节能化、智能化的方向发展。为了满足设备选型时的小型化标准以及成本控制,更重要的是为了降低皮带单点张力,采用多电机来驱动长距离、高速带式输送机是必要的。可是驱动点的增多必然导致系统中的控制自由度和能耗的增加,前者严重时会使某一驱动点电机长时间不间断的超载运行甚至损坏,因此实现带式输送机系统多驱动电机间的功率平衡是非常必要的。由于在对带式输送机的驱动装置进行实际选型时,一般会考虑一定的裕量,容易导致系统与设备不匹配,加上传统的带式输送机控制受限于控制策略以及设备,一般为恒速运行,忽视了输送机的输送量在不断变化的实际情况,故耗能严重且驱动系统运行效率低。因此研究如何在实现多电机功率平衡保证系统可靠性的基础上,再致力于带式输送机运行过程中的节能降耗是非常有意义的。本文采用交流异步电动机为研究对象,首先根据驱动电机之间采用刚性连接和柔性连接两种不同连接方式,基于异步电机的矢量控制模型确定输送机多个驱动电机进行功率平衡的控制结构及策略,其中针对刚性连接采用主从控制结构,而对于靠输送带级联的柔性连接方式,本文采用基于耦合补偿的并联控制结构。在多机功率平衡的基础上探讨了带式输送机电气节能方法,进行了带式输送机的能耗以及阻力分析,选取变频调速控制作为本文的降耗策略。为了提高异步电机矢量控制系统的性能,本文将ANN智能控制方法与PID控制策略相结合进行复合控制,来解决传统PID参数一经选定不能自我调整的控制难点,并在Simulink仿真平台上验证了复合控制器的优越性。最后在Matlab/Simulink环境下基于采用ANNPI复合控制器改进后的单个异步电机的矢量控制模型以及选定的控制结构建立了双电机功率平衡控制系统的模型,进行了仿真分析,验证了功率平衡策略可以有效实现各电机之间功率的比例分配,进而通过具体实例计算分析验证了通过寻求带式输送机最佳带速进而进行变频调速节能控制策略的有效性。
【关键词】：带式输送机 功率平衡 电气节能 复合控制
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH222
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 本课题研究的目的和意义16-17
• 1.2 本课题的发展和研究概况17-22
• 1.2.1 带式输送机的发展现状及趋势17-18
• 1.2.2 带式输送机多机协调功率平衡研究现状18-20
• 1.2.3 多机驱动带式输送机节能降耗研究概况20-22
• 1.3 本课题研究的主要内容22-24
• 第二章 带式输送机的驱动建模以及功率平衡问题的研究24-42
• 2.1 带式输送机系统的结构、分类及特点24-27
• 2.1.1 带式输送机的基本结构24-25
• 2.1.2 带式输送机的分类25-26
• 2.1.3 带式输送机的主要特点26-27
• 2.2 带式输送机系统的驱动装置27-28
• 2.3 三相异步电动机的矢量控制模型28-37
• 2.3.1 空间矢量坐标变换29-32
• 2.3.2 异步电动机动态数学模型32-34
• 2.3.4 矢量控制的原理及方法34-37
• 2.4 功率不平衡原因及影响37-39
• 2.5 多电机功率平衡控制结构以及策略39-42
• 第三章 神经网络PID控制器的基本原理42-56
• 3.1 PID控制策略42-45
• 3.1.1 PID控制原理42-43
• 3.1.2 数字PID控制43-44
• 3.1.3 PID控制器参数的整定44-45
• 3.2 人工神经网络控制45-51
• 3.2.1 人工神经网络的特点45-47
• 3.2.2 人工神经网络的结构和学习方法47-49
• 3.2.3 BP神经网络算法49-51
• 3.3 神经网络PID控制51-56
• 3.3.1 神经网与PID的结合51-53
• 3.3.2 动态神经网络PID控制算法及编程53-56
• 第四章 多机驱动功率平衡控制系统的建模和仿真56-70
• 4.1 动态神经网络PID控制器性能验证56-60
• 4.1.1 神经PID跟踪一阶惯性环节56-58
• 4.1.2 神经PID跟踪时变系统58-59
• 4.1.3 神经PID跟踪二阶系统59-60
• 4.1.4 验证结论60
• 4.2 单个异步电机矢量控制仿真模型60-62
• 4.3 多电机功率平衡控制系统的建模及仿真62-70
• 4.3.1 刚性连接下双电机功率平衡的仿真验证62-65
• 4.3.2 柔性连接下双电机功率平衡的仿真验证65-70
• 第五章 基于多机功率平衡的带式输送机系统节能研究70-80
• 5.1 带式输送机节能增效的技术与方法70-72
• 5.2 带式输送机变频调速节能策略的研究72-80
• 5.2.1 带式输送机系统的能耗分析72-74
• 5.2.2 带式输送机系统变频调速节能分析74-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 研究工作总结80-81
• 6.2 展望81-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：726687