带式输送机张力控制系统的鲁棒控制器研究

发布时间：2017-10-15 21:23

  本文关键词：带式输送机张力控制系统的鲁棒控制器研究

  更多相关文章： 带式输送机 不确定性 μ综合鲁棒控制器 张力控制 控制器降阶 硬件在环仿真

【摘要】：大运量、长距离、高速度、大功率已成为带式输送机的发展趋势，在胶带机运行的过程中，过大的张力会导致其变形断裂等不良影响，张力过小会导致其出现淤带现象。所以，为了使带式输送机正常运行，对张力的控制研究具有实际意义。 本文先对胶带的粘弹性进行了分析，用有限元法将胶带分成若干小段，每个微元段采用Vogit模型作为胶带的粘弹性模型，通过微元段的有序组合，建立带式输送机的力学模型。针对带式输送机在运行的过程中，会有内部和外部的扰动对系统产生影响，研究鲁棒控制器对张力进行控制。 1.利用有限元法，建立起整个带式输送机的纵向力学模型，选取合适的状态变量建立其状态方程。 2.在带式输送机的运行过程中，物料在输送带分布不均会造成质量发生变化，形成参数不确定性，另外加料时产生的冲击造成外界对系统形成干扰，也会造成不确定性。针对这些问题设计μ综合鲁棒控制器，对张力进行控制，保证了系统的鲁棒稳定性。 3.设计的μ综合鲁棒控制器阶次过高，不利于工程的实现，利用Schur降阶法对控制器进行降阶，与原控制器进行了比较发现降阶后的控制器基本保持了系统的鲁棒稳定性。 4.依据带式输送机的数学模型建立了包括驱动电机在内的整个带式输送机系统的Simulink仿真模型，，仿真后控制效果良好，设计了监控系统和PLC控制器，用OPC进行了通讯，可以观测带式输送机的运行状况和验证鲁棒控制器的效果。
【关键词】：带式输送机 不确定性 μ综合鲁棒控制器 张力控制 控制器降阶 硬件在环仿真
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH222;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-11
• 插图清单11-13
• 表格清单13-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 本文研究的目的和意义14-15
• 1.2 带式输送机的研究与发展15-18
• 1.2.1 带式输送机的研究现状15-16
• 1.2.2 带式输送机的张力分析与控制16-18
• 1.3 鲁棒控制理论及μ控制理论的发展18-20
• 1.3.1 鲁棒控制理论18-19
• 1.3.2 μ控制理论19-20
• 1.4 本文研究的主要内容20-21
• 第二章 带式输送机的模型21-31
• 2.1 胶带的力学模型21-24
• 2.1.1 胶带的力学特性21-23
• 2.1.2 胶带的力学模型23-24
• 2.2 建立带式输送机系统的模型24-30
• 2.2.1 胶带的动力学模型的建立25
• 2.2.2 驱动单元的数学模型的建立25-26
• 2.2.3 拉紧装置的数学模型的建立26-27
• 2.2.4 带式输送机系统的模型建立27-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 μ控制理论的基本原理31-39
• 3.1 μ控制理论的基本思路31
• 3.2 μ的定义及性质定理31-33
• 3.2.1 μ的定义31-32
• 3.2.2 μ的性质定理32-33
• 3.3 基于μ分析法的鲁棒设计33-35
• 3.4 基于μ综合法的鲁棒设计35-38
• 3.4.1 D-K 迭代算法36-37
• 3.4.2 μ-K 迭代算法37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 基于μ综合的控制器研究39-56
• 4.1 带式输送机系统不确定模型的建立39-43
• 4.1.1 不确定性的描述39-41
• 4.1.2 带式输送机系统不确定模型的建立41-43
• 4.2 带式输送机的μ综合鲁棒控制器设计43-49
• 4.2.1 μ综合鲁棒控制器设计43-44
• 4.2.2 系统仿真44-49
• 4.2.3 仿真结果分析49
• 4.3 基于有序实 Schur 分解的模型降阶49-55
• 4.3.1 有序实 Schur 分解降阶49-51
• 4.3.2 系统仿真与分析51-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 带式输送机系统控制器在环仿真实验56-70
• 5.1 带式输送机系统控制器在环仿真实验整体构思56-57
• 5.2 带式输送机 SIMULINK 模型的建立57-62
• 5.2.1 输送带 SIMULINK 模型的建立57-58
• 5.2.2 驱动电机的模型58-59
• 5.2.3 整个带式输送机 SIMULINK 模型59-62
• 5.3 通讯技术和监控系统的实现62-68
• 5.3.1 OPC 通讯技术的实现62-65
• 5.3.2 WinCC 监控系统的设计65-68
• 5.4 带式输送机的鲁棒控制器的实现68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 结论与建议70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76-77

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