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提升机恒减速过程模糊控制技术研究

发布日期:2017-07-01 来源: 本网 查看次数: 1387 

核心提示:  章就模糊控制器的设计和模糊控制器的数字仿真进行了研究,以及恒减速模糊器的试验研究。  矿井提升机制动器是提升机一个非常重要的组成部分,其制动性能是作为提升系统减速并安全停车的最后手段,提升机安全制

  章就模糊控制器的设计和模糊控制器的数字仿真进行了研究,以及恒减速模糊器的试验研究。

  矿井提升机制动器是提升机一个非常重要的组成部分,其制动性能是作为提升系统减速并安全停车的最后手段,提升机安全制动系统的质量对提升机的安全运行是至关重要的。因此,有必要对制动力矩进行控制,从而使提升机的保险闸发生作用时,按理想的安全制动减速度停车。

  现在煤矿在用提升机的制动系统,其调节制动力矩采用的手段简单,效果有限,只是通过整定调节制动力矩,制动力矩是固定不变的,并且与容器上提和下放状况无关,在提升机安全制动过程中,随着提升高度和终端载荷的增加,提升机以及提升机电动机转子重量小,提升机在制动过程中制动力矩很难整定到理想值。

  使用一种由模糊控制理论和模糊控制器组成的更接近于人脑的智能信息处理系统,应用到提升机的制动系统中,通过连续调节制动力,使制动减速度保持恒定,确保提升机在进行安全制动时,不受不平衡负载的影响,以恒定的制动减速度实现安全、可靠的停车。

  1高精度模糊控制器的设计基本模糊控制器相当于一种具有PD控制规律的控制器,由于缺少积分作用,有时往往存在较大误差,甚至其输出在设定点附近出现振荡现象,故不易满足其在控制精度方面的要求。为了使提升机恒减速制动系统具有较高的控制精度,以保证实际运行过程中的安全性和可靠性,设计一种高精度模糊控制器,以改善基本模糊控制器在稳态精度方面存在的缺陷。

  在基本模糊控制器中加一个积分环节,可得到1次修正的一阶高精度模糊控制器,带有这种控制器的系统方框图,见根据对控制精度的要求,还可以进行2次、3次、、n次的多次修正,从而取得相应的2阶、3阶、、n阶的高精度模糊控制器。

  含一阶修正高精度模糊控制器的系统方框高精度模糊控制器在性能上与基本模糊控制器比较存在三方面的优势:①执行控制规则更准确。高精度模糊控制器能够根据同样一张模糊控制查询取找询查深表S)、铟踅表对此类误差加以修正,而且这种修正可以多次反复进行,当修正次数趋于无穷时,误差可完全消除,做到最精确地执行控制规则。②理论上可以完全消除稳态误差。通过修正来减少稳态误差,只要修正次数取得足够多,从理论上讲,高精度模糊控制器就可以完全消除稳态误差。③能提高反映信息变化的灵敏度。基本模糊控制器对一定范围内出现的偏差无反应;但对高精度模糊控制器在任何范围内出现的偏差都有反应,微小的偏差也能修,从而反映出信息变化的灵敏度就更高。

  2计算机数字仿真21数字仿真方法前面所设计的恒减速模糊控制系统是一个典型的采样控制系统。它首先对提升机的制动减速度信号进行采样,并通过输入通道把模拟量转换成数字量,然后把它送给计算机(模糊控制器)计算机根据输入的数字信号,按预定的模糊控制规律进行计算,最后将计算结果通过输出通道转换成模拟量以控制电液调压阀的输出压力,进而控制制动减速度,使制动减速度达到预期指标要求。

  对于这样的典型采样控制系统,一般采用离散相似法进行数字仿真。首先将系统中连续部分的传递函数模型体系统中为电液调压阀的传递函数)进行离散化,得到该环节的离散化模型,再对整个系统的等价离散化模型进行仿真。离散化的方法有许多种,本次仿真采用双线性变换法对连续系统进行离散化。22确定仿真模型本次仿真采用的模型见23仿真结果根据上述仿真模型及所设计的模糊控制器,对提升机恒减速模糊控制进行了数字仿真仿真程序用TubC20编写,程序流程见仿真结果见~及表1仿真程序流程时间f/s常规模糊控制器阶跃响应曲线程的输入量与返馈量的综合量;U为仿真过程的瞬时量;1为仿真过程的调整量。

  时间f/s -阶修正模糊控制器阶跃响应曲线数据、模糊逻辑运算、输出控制量等操作。

  所以整个软件分为主程序设计和中断服务程序设计两部分。其程序流程见0二阶修正模糊控制器突加40%负载干扰时的阶跃响应曲线表1单位阶跃响应性能指标最大超调量过渡过程稳定误差加扰动后的/%时间/ms/%恢复时间/ms常规模糊控制器373708.350-阶修正模糊控制器29从以上仿真结果可以看出:常规模糊控制器和一阶修正模糊控制器具有相近的过渡过程时间,但一阶修正模糊控制器的超调量较常规模糊控制器要小;稳态时,一阶修正模糊控制器相对于常规模糊控制器具有较高的精度;对于突加扰动,二者都能在较短的时间内恢复到平衡状态。这表明:一阶修正模糊控制器无论是动态特性还是稳态性能都较常规模糊控制器优越,且二者的抗干扰能力较强;对于恒减速制动,一阶修正模糊控制器具有良好的性能。

  3恒减速制动模糊控制试验研究bookmark5 31试验系统的硬件组成整个试验系统的硬件组成见各主要组成部分说明见表2试验系统表2主要组成部分编号名称型号生产厂家提升机2测速发电机6微分电路7功率放大电路CY10永磁直流测速机山西机器厂天津直流电机厂台湾研祥自制I结束I试验中所用模糊控制器为一阶修正模糊控制器,K=30K= 5电液调压阀工作点为70mA电流,制动时间为5,s标准减速度取05m/S试验结果,见1 32试验系统软件设计试验中减速度信号的采集是通过PL―集卡上的A/D转换来实现的。A/D转换每隔10m启动一次,转换结束信号引发工控机中断15(中断号为77)系统响应中断后,在中断处理过程中完成转换4结语文章对矿井提升机制动系统进行了研究,分析了现行矿井提升机制动器制动存在的问题,提出了进行恒减速制动的必要性,并研究了恒减速制动的具体实现方法。通过本文的研究工作,取得以下结论:提升机制动系统是一个具有较强参数摄动和负载扰动的时变系统,传统的恒制动力矩制动不能取得良好的制动效果。

  对矿井提升机制动系统进行恒减速控制能更好地适应提升机制动系统特点。

  通过解析方法,建立了提升机制动系统的数学模型,为分析制动系统提供了必要前提。

  根据提升机制动系统特点,将模糊控制理有效控制。

  用计算机实现提升机制动系统恒减速控制可靠性高、控制方法灵活。

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