【摘 要】
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巡检载具是带式输送机智能化巡检的关键设备,其运行品质的提升是目前研究的热点之一。本文通过研究巡检载具动力学建模及其控制器设计与优化,致力于在巡航速度和加速时间两个指标上提升巡检载具运行品质。首先,基于对巡检载具设计要求、系统组成、巡检流程和机械结构综合分析,确立了运行品质评价指标,建立了巡检载具的线性化模型。通过传递函数分析了巡检载具系统动态性能,并基于Matlab/Simulink仿真环境搭建巡
【基金项目】
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宁夏回族自治区重点研发计划“远程带式输送机智能化巡检系统”,项目编号:No2019BDE03001；
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巡检载具是带式输送机智能化巡检的关键设备,其运行品质的提升是目前研究的热点之一。本文通过研究巡检载具动力学建模及其控制器设计与优化,致力于在巡航速度和加速时间两个指标上提升巡检载具运行品质。首先,基于对巡检载具设计要求、系统组成、巡检流程和机械结构综合分析,确立了运行品质评价指标,建立了巡检载具的线性化模型。通过传递函数分析了巡检载具系统动态性能,并基于Matlab/Simulink仿真环境搭建巡检载具的仿真模型。提出转速PI控制,电流滞环控制的双闭环控制器,对PI控制器优化得到模糊PI控制器。仿真验证模糊PI控制器相较于传统PI控制器,转速无超调、响应速度更快且抗负载扰动能力更强,转矩脉动更小,但并未考虑巡检载具的非线性特性。考虑实际情况下,霍尔传感器安装误差会影响转速精度,引入基于霍尔传感器的六倍频滚动测速算法以提高转速反馈精度。其次,在考虑反电势为非理想梯形波的条件下,建立了巡检载具两相导通回路的非线性纯反馈数学模型。结合比例滑模、超螺旋（STA）二阶滑模、反步法和参数自适应律设计非线性控制算法——反步参数自适应多滑模STA。利用类二次型Lyapunov函数证明系统稳定性,分析了控制输出奇异问题并作限幅处理。分析仿真结果可知,针对非线性模型提出的非线性控制算法相较于传统PI算法,转速响应更快且无超调,抗负载扰动能力更强,转矩脉动更小,控制系统动、静态性能更好。最后,通过实验对所提出的部分算法进行验证,结果表明模糊PI相较于传统PI的巡航速度波动下降了 86.3%,加速时间缩短了 18.2%。模糊PI相较于传统PI提升了巡检载具的运行品质。
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