基于永磁同步电机变频自动张紧装置的带式输送机动态特性研究
发布时间：2020-12-14 07:16
随着带式输送机向着长距离、高带速、大运量发展,其张紧装置已由最初简单的机械结构发展成为集机电液一体的动态自动张紧机构。动态自动张紧装置以液压自动张紧和变频自动张紧为主。液压自动张紧装置在实际应用中存在张力调节速度较慢、可靠性低以及故障率高等问题;变频自动张紧装置可以有效的避免上述问题,但传统变频自动张紧往往采用“变频器+电动机+减速器”的驱动形式,结构较为复杂而且由于减速器的存在,使得驱动系统的传动效率和可靠性降低、制造成本和后期维护难度增加。永磁同步电机已在煤矿上得以应用,因其具备良好的低速带载能力和节能效果,可以用其替代“电机+减速器”的驱动方式,简化变频自动张紧装置结构,提升其驱动传动效率,降低后续维护难度。本文从带式输送机变频自动张紧装置理论分析出发,对DSJ140/300/3×450型可伸缩带式输送机的输送带进行了张力计算,得出张紧装置需要提供的最小张力,针对传统变频自动张紧装置驱动机构的不足,提出并设计了以低速直驱永磁同步电机作为驱动机构的自动张紧装置;对基于双闭环矢量控制的永磁同步电机的速度环控制器利用MATLAB/Simulink进行优化设计和仿真,并分析对比了采用PI...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 带式输送机动力学研究现状
1.2.2 带式输送机张紧装置国内外研究现状
1.3 永磁同步电动机的研究及应用现状
1.4 主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 带式输送机变频张紧装置理论分析
2.1 带式输送机张紧装置位置布置要求
2.2 带式输送机运行时的张力要求
2.2.1 不打滑条件张力计算
2.2.2 悬垂度条件校核
2.3 带式输送机运行受力分析
2.3.1 运行阻力分析
2.3.2 逐点法分析输送带张力
2.4 DSJ140/300/3×450型可伸缩式带式输送机张力计算
2.5 本章小结
第三章 带式输送机永磁变频自动张紧装置设计
3.1 永磁变频自动张紧装置组成及工作原理
3.2 永磁变频张紧绞车设计
3.2.1 钢丝绳选型
3.2.2 滑轮设计
3.2.3 张紧滚筒设计
3.2.4 永磁同步电机功率计算
3.3 永磁变频张紧装置电气控制系统设计
3.3.1 变频器选型
3.3.2 张力传感器选型
3.4 永磁变频张紧装置的传递函数
3.4.1 变频器传递函数
3.4.2 永磁电动机传递函数
3.4.3 张紧滚筒传递函数
3.4.4 滑轮组传递函数
3.5 本章小结
第四章 永磁同步电机变频调速系统优化与仿真
4.1 永磁同步电机的基本结构
4.2 永磁同步电机数学模型
4.2.1 坐标变换
4.2.2 电机数学模型
4.3 永磁同步电机的矢量控制
4.4 速度控制器优化设计
4.4.1 自寻优模糊PID控制原理
4.4.2 改进引力搜索算法
4.4.3 目标函数的确定
4.4.4 控制器设计
4.5 变频调速系统仿真模型建立及结果分析
4.5.1 参数自寻优模糊PID控制器建模
4.5.2 永磁同步电机矢量控制系统建模
4.5.3 变频调速系统仿真结果分析
4.6 本章小结
第五章 带式输送机及其变频自动张紧装置动态特性仿真
5.1 带式输送机数学模型建立
5.1.1 输送带数学模型建立
5.1.2 边界条件和初始条件
5.1.3 输送带单元划分及参数计算
5.2 基于永磁同步电机变频自动张紧装置的输送机联合仿真模型建立
5.3 联合仿真分析
5.3.1 启动阶段仿真结果与分析
5.3.2 满速阶段仿真结果与分析
5.3.3 机尾自移阶段仿真结果与分析
5.3.4 受控停机阶段仿真结果与分析
5.4 本章小结
第六章 输送带参数及停机方式对输送机及其变频自动张紧装置动态特性的影响
6.1 不同载荷对输送机及其张紧装置动态特性的影响
6.2 不同弹性模量对带式输送机及其张紧装置动态特性的影响
6.3 输送带流变系数对带式输送机及其张紧装置动态特性的影响
6.4 不同停机方式对带式输送机和张紧装置动态特性的影响
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：2916053
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 带式输送机动力学研究现状
1.2.2 带式输送机张紧装置国内外研究现状
1.3 永磁同步电动机的研究及应用现状
1.4 主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 带式输送机变频张紧装置理论分析
2.1 带式输送机张紧装置位置布置要求
2.2 带式输送机运行时的张力要求
2.2.1 不打滑条件张力计算
2.2.2 悬垂度条件校核
2.3 带式输送机运行受力分析
2.3.1 运行阻力分析
2.3.2 逐点法分析输送带张力
2.4 DSJ140/300/3×450型可伸缩式带式输送机张力计算
2.5 本章小结
第三章 带式输送机永磁变频自动张紧装置设计
3.1 永磁变频自动张紧装置组成及工作原理
3.2 永磁变频张紧绞车设计
3.2.1 钢丝绳选型
3.2.2 滑轮设计
3.2.3 张紧滚筒设计
3.2.4 永磁同步电机功率计算
3.3 永磁变频张紧装置电气控制系统设计
3.3.1 变频器选型
3.3.2 张力传感器选型
3.4 永磁变频张紧装置的传递函数
3.4.1 变频器传递函数
3.4.2 永磁电动机传递函数
3.4.3 张紧滚筒传递函数
3.4.4 滑轮组传递函数
3.5 本章小结
第四章 永磁同步电机变频调速系统优化与仿真
4.1 永磁同步电机的基本结构
4.2 永磁同步电机数学模型
4.2.1 坐标变换
4.2.2 电机数学模型
4.3 永磁同步电机的矢量控制
4.4 速度控制器优化设计
4.4.1 自寻优模糊PID控制原理
4.4.2 改进引力搜索算法
4.4.3 目标函数的确定
4.4.4 控制器设计
4.5 变频调速系统仿真模型建立及结果分析
4.5.1 参数自寻优模糊PID控制器建模
4.5.2 永磁同步电机矢量控制系统建模
4.5.3 变频调速系统仿真结果分析
4.6 本章小结
第五章 带式输送机及其变频自动张紧装置动态特性仿真
5.1 带式输送机数学模型建立
5.1.1 输送带数学模型建立
5.1.2 边界条件和初始条件
5.1.3 输送带单元划分及参数计算
5.2 基于永磁同步电机变频自动张紧装置的输送机联合仿真模型建立
5.3 联合仿真分析
5.3.1 启动阶段仿真结果与分析
5.3.2 满速阶段仿真结果与分析
5.3.3 机尾自移阶段仿真结果与分析
5.3.4 受控停机阶段仿真结果与分析
5.4 本章小结
第六章 输送带参数及停机方式对输送机及其变频自动张紧装置动态特性的影响
6.1 不同载荷对输送机及其张紧装置动态特性的影响
6.2 不同弹性模量对带式输送机及其张紧装置动态特性的影响
6.3 输送带流变系数对带式输送机及其张紧装置动态特性的影响
6.4 不同停机方式对带式输送机和张紧装置动态特性的影响
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：2916053
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/2916053.html
