矿用车辆动力传动实验台的系统研究

发布时间：2017-10-15 10:38

  本文关键词：矿用车辆动力传动实验台的系统研究

  更多相关文章： 矿用车辆 实验台技术 阻力模型 惯量模拟 控制策略

【摘要】：近年来,我国的煤矿井下辅助运输事业取得了一定的发展,国内已经研制开发了数种井下辅助运输设备,从目前的出现的辅助运输方式来看,矿山的辅助运输方式主要包括:有轨运输和无轨运输两种方式,其主要的动力源为电动机和柴油机。煤矿本就是高危场所,对工作环境要求较高,而电动机和柴油机如果不能正常工作极有可能会衍生出安全隐患,如电动机烧坏温度过高,柴油机排放超标等都可能引起煤矿瓦斯爆炸等事故。因此,有必要为矿用辅助运输设备动力源搭建一个动力传动测试实验台,而现在矿井中使用的是单动力源的测试平台,比如电力传动实验台和柴油机测试平台,所以将电机与柴油机测试整合在同一个系统中能节省开发成本和利用空间,这样就能模拟矿井运输的工况来测试电动机和柴油机的性能,这样既能保证动力源能正常工作同时也能对动力是否适应新的工作环境做实验测试。本文主要对矿用车辆动力传动实验台系统进行了研究,并建立仿真模型进行仿真实验。阐述了矿用车辆动力传动实验台结构和所需用到的技术。首先介绍了柴油机,被测电动机和测功机的控制技术,为后文进行控制策略的开发和建模仿真提供理论依据。然后对车辆在运行过程惯量的存在进行阐述和惯量模拟的必要性,并对其进行数学建模。紧接着对矿用车辆运行过程中阻力进行分析研究,考虑了有轨和无轨运输的不同的影响因素后建立了对应的数学模型。最后对实验台的测控技术进行了介绍,包括CAN总线通信技术和LabVIEW测试技术等。矿用车辆动力传动实验台总体设计。硬件设计部分:煤矿中功率为50~300kW柴油机和功率为90~315kW交流电机基本能满足运输需求,再根据前面介绍的控制技术选择对应的柴油机控制器(ECU)和变频器。着重研究了矿井中无极绳绞车和防爆柴油机无轨胶轮车在矿井中工况,通过对应的数学模型计算出不同工况下所需要的阻力,转矩以及惯量,选择对应的测功机,开发对应的控制策略和设计惯性飞轮组。根据不同的工况下所需的转速转矩等特性参数选择对应的传感器,联轴器,数据采集器等。软件设计:主要介绍了软件构成的模块及运行流程,CAN总线接收和发送信号的种类及LabVIEW与CAN总线通信技术及可视化界面的搭建。实验台测试平台建模。在MATLAB/Simulink软件环境中搭建柴油机,电动机及测功机模型,根据不同控制策略将它们连接起来,形成完整的矿用车辆动力传动实验仿真平台。分别进行了电动机和柴油机性能的仿真测试,根据对两种矿用车辆实际的工况的分析,设置不同的控制策略进行仿真分析,仿真分析结果与理论计算结果取得较好的一致。通过仿真分析的结果验证了矿用车辆动力传动实验台仿真平台的正确性。
【关键词】：矿用车辆 实验台技术 阻力模型 惯量模拟 控制策略
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD52
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内的发展状况15-17
• 1.3 论文的主要内容17-19
• 第二章 矿用车辆动力传动实验台技术理论分析19-36
• 2.1 柴油机（电动机）控制技术19-26
• 2.1.1 柴油机控制技术20-21
• 2.1.2 被测电动机矢量控制技术21-24
• 2.1.3 测功机的控制技术24-26
• 2.2 惯量模拟技术26-27
• 2.3 负载模拟技术27-33
• 2.3.1 防爆柴油机无轨胶轮车与矿用绞车行驶阻力分析27-29
• 2.3.2 柴油机与电动机端负载转矩特性分析29-33
• 2.4 实验台测控技术33-35
• 2.4.1 CAN总线通信技术33-34
• 2.4.2 Lab VIEW测试技术34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 矿用车辆动力传动实验台总体设计36-58
• 3.1 柴油机控制器和电动机控制器的选择36-39
• 3.1.1 柴油机控制器的选择36-37
• 3.1.2 电动机控制器的选择37-39
• 3.2 防爆柴油机无轨胶轮车和矿用绞车具体工况的研究39-42
• 3.2.1 防爆柴油机无轨胶轮车的工况分析39-41
• 3.2.2 矿用绞车的工况分析41-42
• 3.3 负载电机（测功机）的选择42-44
• 3.4 负载电机控制单元44-45
• 3.4.1 ACS800变频器概述44-45
• 3.4.2 ACS800变频器相关设置45
• 3.5 惯量系统的设计45-47
• 3.6 测控系统硬件设计47-53
• 3.6.1 电源模块48
• 3.6.2 数据采集模块48-49
• 3.6.3 高精度、高转速转矩转速传感器49
• 3.6.4 高精度速度传感器的选型49-50
• 3.6.5 万向联轴器50-52
• 3.6.6 电压电流传感器52-53
• 3.7 测控系统的软件介绍53-57
• 3.7.1 软件设计流程53-55
• 3.7.2 CAN总线通信技术55-56
• 3.7.3 Lab VIEW与CAN总线通信技术56
• 3.7.4 可视化测试界面56-57
• 3.8 本章小结57-58
• 第四章 矿用车辆动力传动实验台仿真平台的建模58-69
• 4.1 柴油发动机模型的建立59-61
• 4.2 电动机矢量控制模型的建立61-63
• 4.3 测功机直接转矩控制模型的建立63-66
• 4.4 交流电力测功机的仿真分析66-67
• 4.5 机械联轴关系在仿真中系统中的处理方法67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 矿用车辆动力传动实验台的仿真分析69-83
• 5.1 矿用绞车不同工况下电动机的仿真分析69-76
• 5.1.1 矿用绞车工况分析69-70
• 5.1.2 电机传动实验系统Simulink的仿真分析70-76
• 5.2 电动机再生制动状态的仿真76-77
• 5.3 防爆柴油机无轨胶轮车不同工况下的仿真分析77-82
• 5.3.1 柴油机速度特性仿真分析77-81
• 5.3.2 柴油机的负荷特性81-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 6.1 总结83-84
• 6.2 工作展望84-85
• 参考文献85-88
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果88-89
• 致谢89-90

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;亚洲动力传动展——助跑行业发展与创新的不竭动力[J];重型机械;2006年05期

2 ;动力,传动,控制,一个都不能少——2007亚洲国际动力传动与控制技术展览会诚邀专业参观商[J];冶金自动化;2007年05期

3 ;2009亚洲国际动力传动展在上海举行[J];石油机械;2009年09期

4 ;2010亚洲国际动力传动展招展火爆,规模稳步攀升[J];化工新型材料;2010年09期

5 黄荔;;打造传动控制业精英的盛会——2008亚洲动力传动展今秋上海再展风采[J];轻工机械;2008年04期

6 ;经纬分明打造传动控制业精英盛会——2008亚洲国际动力传动与控制技术展[J];石油矿场机械;2008年09期

7 ;中外名企荟萃,共寻中国市场机会——2009亚洲国际动力传动展金秋申城再启大幕[J];煤矿机械;2009年10期

8 ;2011亚洲国际动力传动展成功闭幕[J];煤矿机械;2012年01期

9 焦煦;;2013亚洲国际动力传动展[J];石油化工设备;2013年04期

10 王婷;;中外名企荟萃,共寻中国市场机会——2009亚洲国际动力传动展金秋申城再启大幕[J];轻工机械;2009年04期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 ;2009亚洲国际动力传动展在上海举行[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年

2 邵朋礼;尹明静;尹华兵;王军;;某车辆动力传动舱有限元结构分析[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年

3 邵朋礼;尹明静;尹华兵;王军;;某车辆动力传动舱有限元结构分析[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 王婷　王思思;2009亚洲国际动力传动展金秋申城启大幕[N];中国工业报;2009年

2 陈寿德邋崔玉平;2008亚洲国际动力传动与控制技术展将登场[N];中国工业报;2008年

3 税莉;动力传动与物流双剑合璧助推工业技术快速发展[N];中国企业报;2008年

4 记者 杨秦;动力传动与物流双展合璧金秋申城登场[N];中国经济导报;2008年

5 中国工业报记者 赵三明;2014第三届CTI论坛探讨新的动力传动技术[N];中国工业报;2014年

6 记者 聪云;2006中国国际动力传动与自动化控制展览会备受关注[N];中国有色金属报;2005年

7 本报记者　张汝男;物流展与动力传动展规模再次扩大[N];中国贸易报;2006年

8 本报记者 王琨;2000家企业聚沪 动力、物流、控制三大展彰显国际化品质[N];机电商报;2007年

9 本报记者 周春雨;欧美需求趋缓中国上演争夺战[N];中国贸易报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 戴筱妍;车辆动力传动综合控制系统设计方法及关键技术研究[D];北京理工大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 邢潇;矿用车辆动力传动实验台的系统研究[D];上海工程技术大学;2016年

2 孙肇花;基于凌志LS400型轿车动力传动一体化控制技术的研究[D];内蒙古工业大学;2007年

3 赵文艳;分速汇矩液压混合动力传动匹配与仿真研究[D];燕山大学;2012年

4 宁予;基于GT-DRIVE的微型汽车动力传动匹配分析及优化[D];武汉理工大学;2009年

5 史波;强混CVT轿车动力传动系统工作模式切换控制研究[D];重庆大学;2013年

6 胡美琦;基于模型的动力传动系统综合控制软件开发方法研究[D];北京理工大学;2015年

，

本文编号：1036659