基于半实物仿真的采煤机自适应调高系统研究

发布时间：2017-09-17 07:50

  本文关键词：基于半实物仿真的采煤机自适应调高系统研究

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【摘要】：由于在矿井下用全实物系统进行试验,成本太高,现场复杂情况很难进行试验,而全虚拟仿真技术受到模型复杂程度和具体参数是否正确的影响,无法保证精度和可靠性。因此本论文在分析了之前采煤机研究的经验以及存在问题的基础上,提出了基于半实物仿真技术的采煤机自适应调高的研究。该研究以采煤机负载截割作为控制对象,通过调高油缸控制截割滚筒来实现采煤机的滚筒轨迹自适应跟踪调高,在优化控制算法的基础上,采用半实物仿真技术的手段对采煤机自适应调高轨迹跟踪进行研究。本论文根据液压调高系统的特点,将负载敏感技术和电液比例技术加入调高系统中,基于改进后的调高系统,考虑了被控对象(滚筒)轨迹的非线性和负载的时变性,用传统的PID控制很难达到较好的控制精度,而模糊PID控制对非线性和时变性的系统具有很好的适应性,所以本文设计了采煤机自适应调高控制系统的模糊控制算法。通过AMESim仿真软件建立了调高系统模型,在MATLAB软件环境下制定了的模糊控制规则和模糊PID控制模型,通过联合仿真的方法验证了模糊PID控制系统对采煤机自适应调高的轨迹跟踪误差的改进和优化。对不同工况下的滚筒的跟踪轨迹的特性进行仿真。利用半实物仿真技术对自适应调高的控制系统软硬件进行了设计,利用搭建的半实物平台对设计的模糊PID控制的调高系统进行了仿真和验证,仿真结果表明了所设计的模糊PID控制策略能够满足不同工况下对调高系统的要求,具有较好的轨迹跟踪性和较小的轨迹跟踪误差。对采煤机自适应调高的系统,通过半实物仿真技术的手段去仿真,验证了半实物仿真技术在大型复杂机电液系统中应用的可行性。
【关键词】：采煤机调高 半实物仿真 实时性 模糊控制
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD421.6
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外采煤机自动调高的现状10-12
• 1.3 半实物仿真技术的概述及发展现状12-13
• 1.3.1 半实物仿真技术的概述12
• 1.3.2 半实物仿真技术的发展现状12-13
• 1.4 课题研究的主要内容13-15
• 第二章 采煤机负载敏感电液比例系统的设计及数学建模15-26
• 2.1 传统的采煤机调高系统15-16
• 2.2 负载敏感的电液比例液压调高系统16-19
• 2.2.1 负载敏感的工作原理16
• 2.2.2 系统的组成16-17
• 2.2.3 压力补偿阀的工作原理17-19
• 2.3 采煤机液压调高系统的数学模型19-22
• 2.3.1 调高油缸的位移—流量数学模型19-20
• 2.3.2 负载敏感多路阀流量—位移的数学模型20-21
• 2.3.3 滚筒高度和液压缸行程之间关系的分析21-22
• 2.4 记忆截割程序控制的原理22-23
• 2.5 采样周期23-26
• 第三章 半实物仿真平台关键技术研究26-35
• 3.1 半实物仿真平台的设计思路26-28
• 3.1.1 实时半实物仿真的特点和流程26
• 3.1.2 半实物仿真平台开发环境和解决方案26-28
• 3.2 基于Simulink的硬件接.技术研究28-31
• 3.2.1 S函数硬件接.的工作原理28-29
• 3.2.2 S函数的硬件接.技术实现方法29-31
• 3.3 实时仿真的解决途径31-33
• 3.3.1 模型代码的生成31-32
• 3.3.2 实时工程自动生成32-33
• 3.4 数据的实时记录33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 基于AMESim/Simulink的采煤机自适应调高系统的仿真研究35-55
• 4.1 液压调高系统的仿真模型35-42
• 4.1.1 电液比例方向阀调高系统的建模35-36
• 4.1.2 基于负载敏感的电液比例阀的调高系统开环系统的模型36-39
• 4.1.3 负载敏感电液比例阀的闭环调高系统的建模和仿真39-42
• 4.2 控制策略及控制模型42-49
• 4.2.1 模糊控制策略43-44
• 4.2.2 模糊PID控制规则44-49
• 4.3 控制系统仿真研究49-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 半实物仿真试验平台的设计与实现55-67
• 5.1 半实物仿真平台的设计55-59
• 5.1.1 板卡的安装与设置55-57
• 5.1.2 信号的给定和连接57
• 5.1.3 采集板卡接.驱动的调用57-59
• 5.2 半实物仿真平台的实现59-63
• 5.3 半实物仿真系统的仿真结果63-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文73-74

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本文编号：868183