刮板输送机链条张力的模糊自适应PID控制

发布时间：2017-07-01 02:03

  本文关键词：刮板输送机链条张力的模糊自适应PID控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：刮板输送机是煤矿、化学矿山、金属矿山及电厂等用来输送物料的重要运输工具，，是关键的综采设备之一。它的作用包括：煤炭的运输，悬挂工作面设备的电缆、水管，它还是液压支架的推移支点，采煤机的运行轨道等。所以，它是否能够可靠并稳定和高效地运行将对矿井的生产效益和煤矿企业的经济利益产生直接而重大的影响。 本文针对目前国内外对刮板输送机刮板链张力控制各种方法的局限性，结合井下煤矿的特殊环境以及刮板输送机本身的技术要求，采用模糊自适应PID控制技术并利用美国JOY公司研制出的ACTS装置对刮板输送机链条张力进行控制。其中，采用模糊控制中的曼达尼方法，并利用MATLAB中的SIMULINK仿真软件包以及采用SIEMENS的S7-300系列PLC，结合Step7、Win CC等组态软件进行仿真、调试和验证。 本文首先介绍了国内外对刮板输送机张力控制的研究现状和发展动态，以及刮板输送机的现状与发展趋势，分析传统控制方法的局限性并提出采用模糊自适应PID控制技术的优越性：既利用了模糊控制器控制灵活，快速性好，适应性强的优点又利用了PID控制器控制精度高的特长，优势互补，实现了对综采工作面刮板输送机的链条张力自动调节系统这一类非线性系统的良好控制。 其次是对模糊自适应PID控制技术介绍，链条张力的分析与计算以及对该自动控制系统的动力学模型建立。 再次是算法的设计与实现。它是刮板链张力实现良好控制的重要保证。其中，参数整定的实质就是使控制器的特性与被控过程的特性相匹配，从而使被控对象具有良好的动、静态性能，以满足某种反映控制系统质量的性能指标。 最后是系统的仿真、调试和验证。将常规PID控制和模糊自整定PID控制的仿真结果从动态响应性能、抗干扰性能和动态跟踪性能三个方面加以对比分析。为了验证对波动的抗干扰能力，在一定的预张力值下分别给系统施加幅值和频率均相同三种波，在模糊PID控制和常规PID控制两种控制方式下进行动态响应性能比较。利用SIEMENS的S7-300系列PLC，结合Step7、Win CC等组态软件搭建控制与测试系统并对其进行单位阶跃响应测试和验证以及对实际采集到的数据进行测试和验证。
【关键词】：自适应PID控制 刮板输送机 链条张力 MATLAB仿真 PLC
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH227;TP273
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 引言7-11
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.2 研究现状及发展动态8-9
• 1.3 刮板输送机的结构与工作原理9
• 1.4 刮板输送机的现状与发展趋势9-11
• 2 链条张力的模糊自适应 PID 控制技术11-15
• 2.1 模糊自适应 PID 控制的概述11
• 2.2 模糊自适应 PID 控制器的结构及工作原理11-15
• 3 链条张力的分析与计算15-19
• 3.1 预张力的分析15-16
• 3.2 预张力的计算16-19
• 4 链条张力自动控制系统的设计19-23
• 4.1 链条张力自动控制原理19-21
• 4.2 张力自动控制系统的动力学模型建立21-23
• 5 链条张力模糊自适应 PID 控制算法设计23-39
• 5.1 PID 控制的基本原理23-24
• 5.2 PID 控制的参数整定24-26
• 5.3 模糊语言变量及隶属函数的确定26-29
• 5.4 模糊控制规则的确定29-32
• 5.5 模糊推理与解模糊化32-34
• 5.5.1 模糊推理32
• 5.5.2 解模糊化32-34
• 5.6 模糊推理系统的设计34-39
• 6 系统的仿真及实验验证39-55
• 6.1 仿真模型的建立39-40
• 6.2 仿真及结果分析40-47
• 6.3 实验内容47
• 6.4 被控对象及参数47
• 6.5 基于 PLC 的模糊自适应 PID 控制47-49
• 6.6 数据采集与分析49-55
• 7 结论与展望55-57
• 7.1 结论55
• 7.2 展望55-57
• 参考文献57-61
• 附录61-63
• 攻读学位期间论文发表情况63-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 杨秀芳,张峰;链条传动的受力分析[J];机械管理开发;2003年06期

2 刘航,徐杜;MATLAB在模糊控制系统设计与仿真中的应用[J];计算机应用研究;2001年01期

3 杨竞;;模糊控制和参数自整定PID设计[J];科技信息(科学教研);2007年33期

4 赵耘;矿用刮板机断链事故分析与预防[J];煤矿机械;2002年06期

5 贾美芹,于仁怀,任衍军,刘元军;带式输送机拉紧装置存在的问题及其对策[J];煤矿机械;2002年07期

6 丁守坤;;重型刮板输送机预张力的计算及伸缩机尾紧链油缸的确定[J];煤矿机械;2010年10期

7 王金华;;我国大采高综采技术与装备的现状及发展趋势[J];煤炭科学技术;2006年01期

8 王莉英,韩以伦;刮板输送机预张力对输送机性能的影响[J];山西煤炭;2002年03期

9 汪小澄,方强;基于PLC的模糊控制研究[J];武汉大学学报(工学版);2002年03期

  本文关键词：刮板输送机链条张力的模糊自适应PID控制，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：504192