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带式输送机多电动机驱动系统转速同步控制方法

李标

李标. 带式输送机多电动机驱动系统转速同步控制方法[J]. 工矿自动化,2023,49(5):112-119.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18013
引用本文: 李标. 带式输送机多电动机驱动系统转速同步控制方法[J]. 工矿自动化,2023,49(5):112-119.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18013
LI Biao. Speed synchronization control method for multi motor drive system of belt conveyor[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(5):112-119.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18013
Citation: LI Biao. Speed synchronization control method for multi motor drive system of belt conveyor[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(5):112-119.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18013

带式输送机多电动机驱动系统转速同步控制方法

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18013
基金项目: 煤炭科学技术研究院有限公司科技发展基金项目(2021CX-I-10)。
详细信息
    作者简介:

    李标(1986—), 男,辽宁阜新人,副研究员,主要研究方向为矿山智能化与自动化,E-mail:libiao@ccrise.cn

  • 中图分类号: TD528.1

Speed synchronization control method for multi motor drive system of belt conveyor

  • 摘要: 带式输送机多电动机驱动系统在生产过程中,如果发生个别电动机转速不同步现象,会造成输送带断裂及机电设备损坏,因此需要对带式输送机多电动机驱动系统进行转速协同控制。传统的偏差耦合控制方法具备较好的综合性能,但存在控制结构复杂、扩展能力差、启动及稳态运行过程中易受负载扰动导致转速偏差等问题。针对上述问题,提出一种带式输送机多电动机驱动系统转速同步控制方法。通过引入虚拟电动机,采用各电动机与虚拟电动机之间的间接耦合关系替代传统偏差耦合结构中电动机之间的直接耦合关系,简化了系统的同步补偿器模型,减小了各电动机间的同步偏差,实现了各电动机的同步控制。当电动机数量变化时,只需在虚拟电动机转速同步补偿器中加入新的转速变量即可,原系统的转速同步补偿器无需改变,增强了系统可扩展性能。分析结果表明:① 系统启动阶段,改进偏差耦合结构中刚性连接与柔性连接电动机之间具备较好的同步性能。与传统偏差耦合结构相比,刚性连接电动机之间的同步偏差减少了4.0 r/min,使启动过程中主驱动滚筒具备良好的初始动力。② 负载突变时,刚性连接电动机之间的同步偏差为1.7 r/min,刚性与柔性连接电动机之间的同步偏差平均值为14.6 r/min,比传统耦合偏差结构分别降低了5.2,31.7 r/min,可有效降低负载突变对电动机机械结构的损伤。

     

  • 图  1  带式输送机多电动机驱动结构

    Figure  1.  Multi motor drive structure of the belt conveyor

    图  2  传统偏差耦合结构

    Figure  2.  Traditional deviation coupling structure

    图  3  PI控制器结构

    Figure  3.  PI controller structure

    图  4  改进偏差耦合结构

    Figure  4.  The improved deviation coupling structure

    图  5  传统结构仿真模型

    Figure  5.  Traditional structure simulation model

    图  6  传统结构速度跟踪曲线

    Figure  6.  Speed tracking curve of the traditional structure

    图  7  改进结构仿真模型

    Figure  7.  Improved structure simulation model

    图  8  改进偏差耦合结构的跟踪偏差

    Figure  8.  Tracking error of the improved deviation coupling structure

    表  1  PMSM主要仿真设计参数

    Table  1.   Main simulation design parameters of PMSM

    参数取值
    Rs2.875
    Ld/mH0.85
    Lq/mH0.85
    Ψf/Wb0.175
    J/(kg·m2)0.825×10−3
    Jvir/(kg·m2)7.425×10−3
    Pn2
    TN/(r·min−1)600
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    表  2  传统偏差耦合结构启动过程跟踪偏差

    Table  2.   Process tracing error of traditional deviation coupling structure initiation

    偏差类型τ1τ2τ3τ12τ13τ23
    转速/(r·min−1117.9118.3152.65.228.629.2
    下载: 导出CSV

    表  3  传统偏差耦合结构负载突变过程跟踪偏差

    Table  3.   Traditional deviation coupling structure load mutation process trace error

    偏差类型τ1τ2τ3τ12τ13τ23
    转速(r·min−1109.6110.2157.36.945.447.2
    下载: 导出CSV

    表  4  改进偏差耦合结构启动过程跟踪偏差

    Table  4.   Process trace error of improved deviation coupling structure initiation

    偏差类型τ1τ2τ3τ12τ13τ23
    转速/(r·min−190.489.2107.51.214.114.9
    下载: 导出CSV

    表  5  改进偏差耦合结构负载突变过程跟踪偏差

    Table  5.   Improved deviation coupling structure load mutation process trace error

    偏差类型τ1τ2τ3τ12τ13τ23
    转速/(r·min−185.884.7101.31.714.914.3
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-22
  • 修回日期:  2023-04-15
  • 网络出版日期:  2023-05-10

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