基于二次调节的减速器加载系统分析与鲁棒控制研究

发布时间：2020-06-22 12:09

【摘要】： 随着国家“亿吨煤”基地的建设发展需要,矿井工作面对刮板输送机的整机性能、可靠性的要求也越来越高,减速器作为刮板输送机的核心部件,在其中起着至关重要的作用,为了提高刮板输送机的工作性能和可靠性,对新设计制造的减速器,须利用专门的高动态性能固定试验台进行模拟加载试验,以往所用的普通加载试验台难以胜任。近年来我国开始利用二次调节技术研制新型加载试验设备,在这种二次调节加载技术的理论与应用方面,取得了一定成果和进展,但还存在许多需要进一步解决的问题,例如系统柔性、耦合干扰、系统鲁棒性等问题。本文就是以减速器模拟加载系统为研究对象,针对如上这些问题进行理论分析和研究。本文建立了含有柔性环节的减速器加载系统的多自由度传递函数方块图模型,并利用传递函数方块图模型,对前置级排量控制系统、驱动单元转速控制系统、加载单元转矩控制系统进行了频域分析,并通过仿真分析研究了柔性环节对加载系统特性的影响。为了改善系统的控制性能,提高系统的鲁棒性,本文对该加载系统的鲁棒控制策略进行了仿真研究,采用动态鲁棒补偿控制方法,设计了动态鲁棒补偿控制器,并通过仿真验证了该方法的有效性,得出了一些有参考价值的结论,
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH132.46
【图文】：

前置级,频域特性,排量,闭环

c) d)图 3-1 前置级排量控制开、闭环频域特性定判据，前置级排量控制内环稳定。图 3-1 d)为闭环零极点分布图，由图可见，该前置级排量控制系统为系统，由四个一阶惯性环节、一个一阶微分环节和一个二阶振荡环节复成，全部极点均在复平面的左半平面，系统稳定。b. 驱动单元转速控制系统频域特性驱动单元转速控制系统的频性仿真结果如图 3-2 和图 3-3 所示。图 3-2 a)为未加入 PID 校正时驱动单速控制系统的开环 Bdoe 图，曲线 1 考虑柔性，曲线 2 不考虑柔性。由图看出，驱动单元转速控制系统（外环）为 0 型有差系统。当考虑柔性时高频段有振荡环节，出现多个较严重的尖峰，这会影响到系统的稳定性此在进行系统控制器设计时，柔性环节不容忽视。图 3-2 b)为加入 PID 校的驱动单元转速控制系统开环伯德图，由图可见，系统由原来的 0 型有

Nyquist图,转速控制系统,开环,PID校正

c) d)图 3-2 转速控制系统有无 PID 校正时的开环 Bode 图及 Nyquist 图也随之增加，但尖峰点离 0dB 线越来越远，系统稳定性提高。另外，从图还可以看出，如果刚度系数 LK＜2.4×105N·m/rad 时，振荡尖峰点将左移，-40dB/dec 区向 -20dB/dec 区靠近，对系统稳定性将产生严重影响。2.4×105N.m/rad ≤LK ≤ 2.4×107N·m/rad 时，振荡尖峰点位于 -60dB/de-80dB/dec 区间，一般情况下对系统稳定性影响不大，但如果希望通过提高益来提高系统穿越频率，从而提高系统的响应速度时，此区域尖峰点对系稳定性将产生较大影响。因此，应加大刚度系数LK ，使其LK ＞ 2.4×107N·m/从而使尖峰点位于-80dB/dec 区域以下，以消除柔性环节对系统稳定性的不影响。图 3-2 c＝、图 3-2 d＝分别为驱动单元转速控制系统无、有 PID 校正的开环 Nyquist 图，由图可见，开环 Nyquist 曲线未包含（-1，j0）点，系稳定。图 3-3 a)为驱动单元转速控制系统无校正时的闭环 Bdoe 图，曲线 1 考

【参考文献】