矿用带式输送机多机驱动功率平衡与节能控制研究-控制理论与控制工程专业论文.docx

中图分类号：TP276 密 级：公开 UDC： 621.3 单位代码：10460 矿用带式输送机多机驱动功率平衡 与节能控制研究 Research on Power Balance and Energy Saving Control for Multi-Motor Variable Frequency Driven Mine Belt Conveyor 申 请 人 姓 名 韩超超 学位类别 工学硕士 专 业 名 称 控制理论与控制工程 研究方向 工业过程控制 导 师 余发山 职 称 教授 提 交 日 期 2013-6-13 答辩日期 2013-6-10 河南理工大学 河 南 理 工 大 学 学 位 论 文 原 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他 个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。 学位论文作者签名 : 年 月 日 河 南 理 工 大 学 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明 本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采 用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版 本学位论文。 必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权。 学位论文作者签名： 导师签名： 年 月 日 年 月 日 致 谢 日月如梭，三年的研究生求学生涯即将画上句号。在硕士论文完成之际，我 的心情无比激动，首先要感谢我的导师余发山教授，论文的顺利完成离不开余老 师悉心指导。三年来，余老师在学习上给予我精心的指导，生活中给予我亲切的 关怀。余老师治学严谨，学识渊博，他那一丝不苟的工作态度，平易近人的生活 作风，让我受益终身。我的每一点进步都凝聚着余老师的心血与汗水，在此向我 的导师余发山教授表示衷心的敬意和感谢！ 感谢工业过程控制研究室的张宏伟老师，在课题的研究进展期间，张老师给 予我很大的帮助，每次与张老师的探讨都使我有所启发。 感谢这三年教授我专业知识的每一老师，他们每一次知识的传递，都为我以 后工作带来了很大的便利。 感谢三年来陪伴我的同学，他们在学生和生活上都给予我帮助和支持。 感谢我的父母、哥哥、姐姐以及所有关心我的家人，你们对我无私的关怀和 支持，是我安心学习、努力拼搏的永久动力！ 最后，感谢各位专家老师对本论文的评阅和赐教！ I I PAGE PAGE IV 摘 要 随着煤矿井下煤炭开采量日益增加和科学技术的发展，长距离、大运量、高 带速带式输送机采用多机驱动已成为一种发展趋势。多机驱动运行控制的关键是 功率平衡问题，功率不平衡极易造成电机过载甚至损坏。同时煤矿开采具有不均 衡性且带速恒定，电机经常处于“大马拉小车”的状态，电能浪费严重。因此开 展带式输送机多机驱动功率平衡与节能控制研究对煤矿企业的安全生产、生产成 本降低起着至关重要的作用。 针对上述两个问题，本文首先对目前国内外功率平衡与节能控制多种方案进 行研究与分析，确定采用变频调速方法，提出在解决功率平衡问题的基础上实现 节能控制。然后，对影响功率平衡的静态和动态因素进行了研究与分析，提出按 转矩进行负荷分配，在基于功率跟踪思想的基础上，确定采用主机为速度闭环的 矢量控制，从机为主机速度级联下的转矩控制，主、从机在转矩分配给定的情况 下进行转矩闭环控制。同时，对影响带式输送机功率的阻力因素分析，得出带速 与运量的合理匹配使带式输送机节能效果显著，根据不同运量选择相应带速。为 了准确给出速度等级，设计模糊控制器对主机调速。接着，采用 MATLAB 建立系 统控制模型，在多种工况条件下进行功率平衡与节能控制仿真。仿真结果表明， 在加减速过程中各电机输出转矩可按比列分配,实现了功率平衡；系统能根据运量 变化很好的调速，且与节能控制分析结果吻合。上述两个仿真结果验证了本文所 提功率平衡与节能控制策略的有效性。最后，设计了基于 PROFIBUS-DP 网络的带 式输送机多机变频驱动控制系统，详细的阐述了系统 DP 网络通信、功率平衡及节 能控制的软硬件实现方法，并利用 KingSCADA3.0 组态软件设计了上位机监控系 统，实现带式输送机远程控制。 关键词：带式输送机；多机驱动；功率平衡；节能控制；主从控制；模糊控 制 III III PAGE PAGE IV Abstract With the increase of the a