带式输送机计算机控制系统的研究

带式输送机计算机控制系统的研究

0系统控制的基本要求如果两台下层阶级倾斜机枪处于两种情况，则对机装置的控制相对复杂。首先，当重量轻微或空气阻时的电压缩式完成时，其次是多余材料时期的发电刹车条件。此时,应考虑:(1)启动过程中,解除制动后输送机应在可控状态下加速,并及时投入电动机工作,使电动机工作于发电制动状态,并要合理准确地控制电动机的投入时刻;(2)工作过程中,必须对输送机系统进行超速控制,以防恶性事故;(3)工作过程中,由于某种原因破坏了滚筒与胶带间的摩擦条件而引起胶带的超速打滑或低速打滑,进而引起胶带运行不可控或滚筒局部温度升高引发其它事故,故要求对输送系统工况进行监测控制;(4)停车过程中,电动机的断电切除必须与制动器的投入协调,否则电动机断电太早会引起超速,太晚会增加制动能量。本文根据上述内容提出计算机控制方案,并进行理论分析和设计。1液压制动系统的传统结构为了解决上述问题,一方面要合理设计胶带运输系统和选择电动机类型,同时应用计算机控制系统控制输送过程中的启停和电动机速度。控制系统总体方框图如图1所示。这是一个智能控制系统,各环节的作用:(1)计算机控制器:是一个智能控制器G(s),可完成模拟信号的采集与处理、控制算法的运算、数据存储、输出开关控制信号控制主电动机和给料系统的启停、输出模拟电压信号控制液压系统的制动压力,从而控制电动机的制动负载力矩。(2)液压制动系统:由液压恒压系统、电液比例压力溢流控制阀和盘式制动器组成,可通过控制电液比例阀的电压u(V),调节油液压力p(Pa),从而调节制动力矩T(N·m),液压制动系统方框图如图2所示。各环节的传递函数:式中:I(s)为输出电流的拉氏变换;U(s)为输入电压的拉氏变换;K1为放大系数。G2(s)=P(s)I(s)=K2⎛⎝s2ω2sm+2ζsmωsms+1⎞⎠×1(sωs0+1)(2)G2(s)=Ρ(s)Ι(s)=Κ2(s2ωsm2+2ζsmωsms+1)×1(sωs0+1)(2)式中:P(s)为液压系统输出压力;ωsm=ksem−−−√ωsm=ksem,为二阶环节的固有频率,kse为比例阀衔铁组件等效刚度;m为比例阀衔铁组件等效质量;ζsm=12Ksωsm‚12Κsωsm‚为比例阀衔铁组件阻尼系数;K2为电液比例压力阀放大系数,与弹簧刚度、液阻配置、阀口参数有关;ωs0为液压管路容腔引起的滞后,与管路容腔有关。ωsm、ωs0由设计方案和使用条件来决定,一般情况下,ωsm>ωs0。G3(s)=T(s)P(s)=K3(3)G3(s)=Τ(s)Ρ(s)=Κ3(3)式中:T(s)为盘式制动器作用于滚筒上的制动力矩;K3为放大系数,与制动有效半径和盘闸数成正比。液压制动系统的数学开环传递函数:G(s)=K1K2K3⎛⎝s2ω2sm+2ζsmωsms+1⎞⎠×1(sωs0+1)(4)G(s)=Κ1Κ2Κ3(s2ωsm2+2ζsmωsms+1)×1(sωs0+1)(4)液压制动系统是一个三阶系统。(3)电动机系统:输送机系统在重载作用下,负载转矩T1与滚筒转动方向相同,使电动机工作于发电反馈制动状态,即电动机在正常运行工况时工作于二象限,电动机转速nm与电动转矩Tm成正比,传递函数:G4(s)=N(s)Tm(s)=K4(5)G4(s)=Ν(s)Τm(s)=Κ4(5)(4)胶带输送系统:是粘弹性系统,其流动可控的数学模型比较复杂,胶带张力通过胶带和滚筒间的静摩擦作用于滚筒上,成为负载力矩T1,因此对于液压制动系统物流负载可简化为负载力矩T1(t)。(5)测速系统装置:通过脉冲测速传感器测量电动机的转速nm和胶带的等效速度n1,经计算机比较处理,是两个比例环节。根据理论分析,输送带控制系统是一个过程控制系统,为了计算和控制方便,我们采用以计算机为核心的智能控制系统方案。2电机启停和给料系统启停的控制对于下运胶带输送系统的启动、打滑和停车工况,通过计算机系统测量电动机的转速nm和胶带的等效速度n1,经逻辑判断,控制电动机的启停和给料系统的启停,其过程是开关控制。(1)动电动系统的工作原理起车时,胶带拉紧系统工作,使胶带有一定的拉紧力。计算机控制系统启动液压系统,给电液比例阀控制信号,制动系统油压上升,盘式制动闸松闸,这时分两种情况启动电动机:若胶带上没有物料,胶带在预拉紧力的作用下,不会转动。在延时一段时间后,可控制主电动机送电,使电动机带动胶带运行,然后给料系统工作,使电动机工作从第一象限平稳过渡到第二象限;若胶带上有物料时,在负载力矩T1(t)的作用下,滚筒加速转动,角加速度与胶带上物料的多少、盘式制动力矩的大小成正比。测量电动机的转速nm,当1490r/min<nm<1500r/min时,电动机送电投入,平稳过渡到发电制动状态,即T1(t)=Tm(t)。(2)效率不可控情况下,缺乏对按有待转速超速打滑采用的控制方案是停止给料,减少胶带的下滑力,逐渐恢复摩擦条件,不宜停车,否则出现胶带运行不可控情况。当电动机转速与胶带等效转速相同后,摩擦条件建立,超速打滑故障消除,系统恢复正常工作,然后继续给料,但减少送料量。产生低速打滑时,应停止电动机和输送系统工作,增加胶带拉紧力,从而增大胶带与滚筒的摩擦力。(3)系统停止给料及制动在重载工况下停车时,电动机工作于发电制动状态或临界状态,nm≥1500r/min,应先停止给料系统,胶带速度和电动机转速在电动机发电制动力矩的作用下应缓慢降低,同时加入部分液压制动力,使电动机转速nm<1500r/min后,切除电动机,缓慢将液压制动力矩全部加上,从而使系统停止。3控制系统动态闭环控制输送带在运行过程中,当T1(t)=Tm(t)时,电动机转速稳定;若负载增加引起T1(t)>Tm(t),电动机转速增加,有可能引起超速,虽然停止给料,但由于输送带系统是粘弹性体,储存能量较多,惯性作用大,nm继续增加,可能引起超速,因此必须加入液压制动系统,调节作用于滚筒的负载力矩T1(t)-T制动(t),从而使nm减小趋于稳定。超速控制系统闭环控制图如图3所示。Gc(s)为控制器传递函数。系统控制器采用数字计算机实现,控制规律采用数字运算,需将闭环控制图等效转换为数字闭环控制图,如图4所示。Gs(s)是在离散过程中的数据采样和保持的近似传递函数。根据以上理论分析,提出系统要求的性能指标:超调量、响应时间和静态误差,求出控制器传递函数,然后经z变换得数字控制计算式。4实验过程从下运带式输送机的工作环境及可靠性考虑,控制系统采用以PLC为主控制器的控制。采样周期的设计:采样周期主要是指电动机转速和胶带速度两种信号的采样,液压制动系统的转折频率主要由电液比例阀振荡频率和管路惯性频率决定,采用频率至少是最高频率的两倍以上。字长的选择设计:对于数字控制系统,要考虑由于字长而引起的量化误差。在这里,数学运算主要是指速度信号的比较。对于电动机转速:同步转速1500r/min;超速1600r/min;对于胶带速度,采用齿轮测速,将速比做成等比例。速度的最高精度为1,11位计数可满足要求。PLC采用16位增计数器,单相5kHz,PLC控制器系统可满足字长要求。根据上述理论分析和设计要求进行模拟仿真实验。实验参数:放大板、电液比例阀和管腔的传递函数:G(s)=1.21×105(s29.11+1)(s0.786+1)×1(0.5s+1)G(s)=1.21×105(s29.11+1)(s0.786+1)×1(0.5s+1)盘式制动器传递函数:G4(s)=0.127G4(s)=0.127控制律起比例积分作用:U(k)=Up(1+TdT)e(k)−KpTdTe(k−1)U(k)=Up(1+ΤdΤ)e(k)-ΚpΤdΤe(k-1)式中:Up为比例系数;Td为微分时间常数;T为采样周期;e(k)为当前时刻电机速度采样值,e(k-1)为前一个T时刻电机速度采样值;u(k)为输出控制电压,这里因为e(k)