基于電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的膠帶輸送機(jī)軟起動(dòng)控制特性研究.pdf

1、膠帶輸送機(jī)軟起動(dòng)裝置普遍存在價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高的問(wèn)題，低成本軟起動(dòng)裝置成為市場(chǎng)需求的方向。重型電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)以其傳遞扭矩大、成本低在重型車輛中得到了廣泛應(yīng)用，將其用作膠帶輸送機(jī)的軟起動(dòng)裝置是AMT應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新，具有巨大的市場(chǎng)價(jià)值。
　　本文在國(guó)家自然科學(xué)基金《放頂煤支架尾梁振動(dòng)信號(hào)分析法檢測(cè)頂煤放落程度研究》)的資助下，對(duì)AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)的起步過(guò)程控制和換擋過(guò)程控制進(jìn)行了深入研究。論文的主要工作及研究成果

2、如下:
　　(1)建立AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)系統(tǒng)的力學(xué)模型。根據(jù)AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞原理，建立了AMT傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)建立膠帶輸送機(jī)力學(xué)模型，分析了輸送帶不打滑條件、物料不滑動(dòng)條件和輸送帶的運(yùn)動(dòng)方程。通過(guò)建立離合器、TB制動(dòng)器、電磁閥的力學(xué)模型，分析了AMT氣動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)滯性。所建AMT系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型能夠描述膠帶輸送機(jī)的動(dòng)力傳遞過(guò)程，體現(xiàn)AMT氣動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)滯性，為后續(xù)起步和換擋控制方法研究奠定基礎(chǔ)。

3、　　(2)研究AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)的軟起動(dòng)加速度控制曲線。通過(guò)對(duì)常用五種膠帶輸送機(jī)軟起動(dòng)曲線特性的優(yōu)缺點(diǎn)分析，提出了適合AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)的梯形和直角梯形軟起動(dòng)加速度曲線。利用AMESim軟件建立AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真模型，對(duì)比分析了梯形和直角梯形加速度起動(dòng)曲線下AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從膠帶輸送機(jī)輸送帶速度、加速度、沖擊度和張力參數(shù)的變化來(lái)看兩種軟起動(dòng)曲線可滿足軟起動(dòng)要求。
　　(3)研究起步過(guò)程負(fù)載參

4、數(shù)估計(jì)方法。針對(duì)負(fù)載參數(shù)對(duì)換擋過(guò)程控制的影響，提出了一種基于起步過(guò)程半接合點(diǎn)的負(fù)載阻力矩估計(jì)和基于遞推最小二乘法的負(fù)載慣量遞推估計(jì)方法。根據(jù)起步過(guò)程半接合點(diǎn)的位置信息和離合器扭矩位移特性，得到負(fù)載阻力矩估計(jì)值。根據(jù)加速階段離合器位移和輸出軸轉(zhuǎn)速，構(gòu)建負(fù)載慣量估計(jì)模型，采用遞推最小二乘算法對(duì)負(fù)載慣量估計(jì)模型進(jìn)行在線估計(jì)。
　　(4)設(shè)計(jì)AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)起步過(guò)程離合器接合各階段的控制器。根據(jù)軟起動(dòng)目標(biāo)要求，給出了軟起動(dòng)品質(zhì)評(píng)價(jià)指

5、標(biāo)和控制需求。通過(guò)對(duì)起步過(guò)程的分析，確定各階段的控制任務(wù)，分別設(shè)計(jì)了離合器空行程階段、克服阻力階段、加速階段的控制器。為控制起步瞬間輸送帶沖擊度和減小滑摩功損耗，克服阻力階段采用基于拋物線位移曲線的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)CFDL-MFAC控制算法進(jìn)行了離合器位移跟蹤。為便于AMT控制，將加速階段對(duì)輸送帶加速度和沖擊度的控制等效為對(duì)輸出軸角加速度和沖擊度的控制，采用沖擊度補(bǔ)償模糊PID控制算法對(duì)直角梯形加速度控制曲線進(jìn)行跟蹤。
　　(5)研究無(wú)同

6、步器式AMT同步換擋控制策略。提出了基于輸入軸制動(dòng)的同步轉(zhuǎn)速差升擋策略和基于輸入軸等待輸出軸降速的同步降擋策略。通過(guò)對(duì)同步升擋和同步降擋的理論分析，設(shè)計(jì)了輸入軸控制量算法，根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滯后性，以同步轉(zhuǎn)速差條件作為換擋時(shí)刻的依據(jù)。根據(jù)TB制動(dòng)特性，采用基于控制限幅的PD控制算法對(duì)TB制動(dòng)器進(jìn)行控制，用于跟蹤由輸入軸期望轉(zhuǎn)速算法得到的輸入軸降速曲線規(guī)律，直至達(dá)到同步轉(zhuǎn)速差要求。
　　(6)設(shè)計(jì)AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)換擋過(guò)程離合器接合

7、各階段的控制器。根據(jù)軟起動(dòng)目標(biāo)要求，給出了換擋品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和控制需求。為控制輸送帶沖擊度，克服阻力階段采用基于拋物線位移曲線的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)CFDL-MFAC控制算法進(jìn)行了離合器位移跟蹤。以負(fù)載參數(shù)識(shí)別為基礎(chǔ)，在加速階段采用基于接合位置預(yù)測(cè)與修正的模糊PID控制方法對(duì)輸出軸直角梯形角加速度控制曲線進(jìn)行了跟蹤。
　　(7)設(shè)計(jì)AMT軟起動(dòng)膠帶輸送機(jī)的電子控制系統(tǒng)。給出了AMT電子控制系統(tǒng)總體控制方案及底層、中間層和上層軟件的設(shè)計(jì)框架，為試