刮板输送机启动装置不同控制方式的性能分析_孟佑俊.pdf
《刮板输送机启动装置不同控制方式的性能分析_孟佑俊.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《刮板输送机启动装置不同控制方式的性能分析_孟佑俊.pdf(3页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、刮板输送机启动装置不同控制方式的性能分析孟佑俊(晋能控股煤业集团煤峪口矿,山西大同037041)摘要:刮板输送机运载量较大时,启动过程中对自身结构及供电系统造成的冲击作用较大,影响矿井开采的稳定可靠性。对刮板输送机设计 S 型速度启动曲线,并采用 PID 控制及模糊 PID 控制对启动阶段进行控制性能的仿真分析,结果表明,模糊 PID 控制能够较快地达到理想的启动状态,减小启动阶段的冲击作用。关键词:刮板输送机;启动装置;PID;模糊 PID;控制性能中图分类号:TD528+.3文献标识码:A文章编号:1003-773X(2023)06-0052-020引言我国的经济发展对煤炭资源具有大量的需
2、求,随着采煤技术地不断发展,提高煤炭的开采效率是矿井发展中面临的重要问题。随着煤矿综采及大采高技术的应用,刮板输送机作为煤炭输送的重要设备在开采过程中广泛应用1。随着开采量地增加,刮板输送机的重型化应用逐渐增多,由于其井下恶劣的工作环境,在工作过程中的可靠性成为影响煤矿开采效率的重要因素。刮板输送机的运载量较大,在生产过程中启动较为困难2,造成较大冲击,对链轮及链条的寿命造成影响,且对供电系统也产生冲击。针对刮板输送机的启动控制过程,采用 PID 控制及模糊控制的方式对启动装置在不同启动工况下的性能变化进行分析3,从而优化刮板输送机启动装置的控制方式,改善启动过程中的冲击作用4,提高刮板输送机
3、使用的稳定可靠性,提高煤矿的开采效率。1刮板输送机启动装置不同控制方式的设计刮板输送机启动装置主要包括机械系统、液压系统、润滑系统以及传感系统。机械系统提供启动过程的动力作用,液压系统提供控制压力5,润滑系统为传动部件提供润滑及冷却的作用,传感系统对系统的状态进行参数采集,对状态进行反馈。刮板输送机工作过程中的承载量大,启动过程中具有较大的惯性作用造成启动困难。刮板输送机启动过程中,链条结构承受较大的冲击作用6,造成较大的负荷,长期的使用造成链条及其他结构的使用破坏,影响结构的使用寿命。依据刮板输送机的特性对启动方式进行软启动控制,从而改善启动过程中受到的冲击作用。在启动过程中,为减小启动电流
4、对电网造成的冲击7,应尽量减小启动的电流值及加速度。为此对刮板输送机的启动过程设置 S 型的启动速度曲线8,保证启动的加速度曲线变化缓慢,避免启动电流值过大,减小供电设备的负荷;同时 S 型启动的速度曲线加速度的变化呈抛物线形态9,使得链条的张力可以双向延伸,提高链条的使用寿命。在启动过程中,先采用空载启动的方式,当电机完全启动后,再进行带载启动,推动刮板输送机的运行。对刮板输送机 S 型速度曲线的启动过程进行控制,常规的控制方式采用 PID 控制,其控制原理如图1 所示,这种控制方式简单易于实现,在过程控制的行业中具有广泛的应用。PID 控制中的比例系数、积分时间系数及微分时间系数对系统的响
5、应性能产生一定影响,依据系统的调试结果10,对三个参数进行优化取值,确定最优的控制性能。其中,比例系数主要影响启动控制的响应速度及调节精度,积分时间系数主要影响启动控制的静态误差,微分时间系数主要影响启动控制的动态误差。模糊控制是通过模糊控制理论的误差及其变化率及变化率的速率变量进行系统控制的方式,模糊PID 控制将模糊控制与 PID 控制方式相结合对启动过程进行控制11。模糊 PID 控制常用的控制方式如图2 所示,将两种控制方式进行串联结合,依据 PID 的参数及偏差值进行模糊推理,依据启动阶段系统的变收稿日期:2022-04-22作者简介:孟佑俊(1996),男,山西灵丘人,本科,毕业于
6、太原理工大学现代科技学院,助理工程师,研究方向为矿业工程。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6,2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.021图 1PID 控制的原理图 2模糊 PID 控制原理比例积分被控系统微分uj(t)e(t)u(t)u0(t)KpKiKdKp=Kp+KpKi=Ki+KiKd=Kd+KdeecEEc模糊化模糊推理PID控制器控制系统n0(t)ni(t)e传感器ddt试验研究2023 年第 6 期化进行 PID 参数的实时调整,从而能够
7、更加精确地控制响应系统。2刮板输送机启动装置两种控制方式的性能分析对刮板输送机启动装置在两种控制方式下的表现性能进行分析,启动装置的液压系统包括机械及控制系统,采用多软件联合仿真的形式对控制性能进行分析。通过 MATLAB 软件进行 PID 控制及模糊 PID控制器的搭建12,在 AMESim 软件中进行启动装置液压系统的搭建,充分发挥不同软件建模分析的优势,实现对控制系统性能的仿真分析。依据启动装置的液压系统组成,完成模型的搭建,对刮板输送机在空载启动及带载启动的控制性能分别进行研究分析。在模型中两者的结构一致,带载启动增加载荷的信号源,依据实际的工作状态模拟运煤的载荷,空载启动阶段则主要受
8、到刮板输送机链条的阻力作用。通过软件的接口模型将 AMESim 中的模型数据导入到 MATLAB 中进行联合仿真分析,设置空载启动阶段的仿真时间为 40 s,带载启动阶段的仿真时间为 50 s,对刮板输送机的控制性能进行分析。在空载阶段,刮板输送机没有煤料,此时刮板输送机主要受到链板的阻力作用,输送链轮的理想转速信号及输出变化如图 3 所示。从图 3 中可以看出,在S 型曲线启动的过程中,在初始的阶段中,S 型曲线的速度值较小,此时两种控制方式均没有动作,在经过5 s 后模糊 PID 控制产生输出信号接近于理想曲线,PID 控制在 5.7 s 时产生输出信号,与理想信号的差值较大;两种控制方式
9、输出信号不断接近理想值,模糊 PID 控制的输出值差值较小,且在 15 s 时接近理想信号值,PID 控制的输出值在 17.5 s 时接近理想信号值,然后两种控制方式的输出值均保持与理想值同步变化。由此说明,在空载启动时,模糊 PID 控制对速度点控制更加精确,且更快达到系统的稳定值,比PID 控制的性能要好。在带载阶段,刮板输送机具有之前落煤的煤料,此时刮板输送机带载侧受到链板及煤料产生的阻力作用,无载侧受到链板的阻力作用,输送链轮的理想转速信号及输出变化如图 4 所示。从图 4 中可以看出,在整体上,带载阶段 S 型曲线启动过程达到稳定的时间要大于空载阶段所需的时间。在初始的阶段中,S 型
10、曲线的速度值较小,此时两种控制方式均没有动作,在经过 5 s 后模糊 PID 控制产生输出信号接近于理想曲线,PID 控制在 5.7 s 时产生输出信号,且与理想转速信号具有较大的差值;两种控制方式输出信号不断接近理想值,模糊 PID 控制的输出值差值较小,且在 17.5 s 时接近理想信号值,PID 控制的输出值直到 30.2 s 时才能够接近理想信号值,然后两种控制方式的输出值均保持与理想值同步变化。由此说明,在带载启动时,系统达到稳定的时间远大于空载启动,且模糊 PID 控制对速度点控制更加精确,且更快达到系统的稳定值,比 PID 控制的性能要好。3结语刮板输送机是进行煤矿开采过程中重要
11、的输送设备,由于其承载量较大,造成在启动阶段的冲击作用较大,对自身结构寿命及供电设备造成影响。针对刮板输送机的启动过程采用 S 型速度曲线软启动的方式,并对 PID 控制及模糊 PID 控制对启动阶段的控制性能进行仿真分析。结果表明,在空载启动及带载启动阶段,模糊 PID 控制在软启动过程中的控制精度及稳定时间要高于 PID 控制,可以较快达到理想状态,减小系统的冲击作用,提高刮板输送机的使用稳定可靠性。参考文献1刘建伟,韩存地,刘安强,等.刮板输送机煤流动态分布模型J.矿山机械,2022,50(4):1-6.2黄智军.采掘工作面刮板输送机自动张紧装置控制系统研究J.机械管理开发,2022,3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 输送 启动 装置 不同 控制 方式 性能 分析 孟佑俊
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。