【摘 要】
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随着智慧矿山发展理念的提出,绿色、高效、安全已经成为当前煤炭行业的发展目标。电机车作为煤矿系统中重要的辅助运输设备,承担着运输矿物和人员的任务,而电机车的智能化和无人化可以有效降低运输事故,保障人员安全,提高运输效率。本文以永磁同步电机作为驱动电机,采用基于扇区细分的模型预测磁链控制策略来提高电机的控制性能,并结合无线通信技术、PLC技术构建矿用无人机车远程驱动控制系统。首先对矿用无人机车远程驱动
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随着智慧矿山发展理念的提出,绿色、高效、安全已经成为当前煤炭行业的发展目标。电机车作为煤矿系统中重要的辅助运输设备,承担着运输矿物和人员的任务,而电机车的智能化和无人化可以有效降低运输事故,保障人员安全,提高运输效率。本文以永磁同步电机作为驱动电机,采用基于扇区细分的模型预测磁链控制策略来提高电机的控制性能,并结合无线通信技术、PLC技术构建矿用无人机车远程驱动控制系统。首先对矿用无人机车远程驱动控制系统进行功能需求分析,提出系统的结构框架和整体设计方案,以及对系统主要硬件的选型。其次介绍了永磁同步电机的数学模型和直接转矩控制策略原理,再针对变频器高性能控制电机需要参数辨识的问题,提出改进PSO算法对PMSM进行参数辨识,实现变频器高精度的辨识电机参数,有利于电机的平稳启动。然后针对电机在直接转矩控制下转矩脉动较大的缺点,对电机控制策略进行研究,提出一种12-MPFC策略来控制电机。先是对模型预测控制理论、MPTC策略和MPFC策略的基本原理进行阐述。再推导电机预测方程,然后分析电压矢量和转矩脉动的关系,依据直接转矩控制扇区划分思想,对扇区的宽度进行重组优化为12个,结合基本MPFC算法构建了12-MPFC策略。对不同控制策略下的电机性能进行对比仿真,仿真结果表明了12-MPFC策略的有效性。最后基于西门子PLC设计了矿用无人机车的远程驱动控制系统。该控制系统应用了PLC技术、无线通信技术和变频控制技术。系统由控制模式选择、通信模块、电机控制策略模块和电机车控制模块等组成,同时设计了简洁的上位机界面,实现对机车发送远程操作指令,和机车运行状态的可视化。
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