基于ARM的礦用電動(dòng)挖掘機(jī)數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng).pdf

1、電動(dòng)挖掘機(jī)是礦山、水泥行業(yè)及水利建設(shè)露天工地用來(lái)挖掘礦石和堅(jiān)硬巖石的大型鏟裝設(shè)備。目前，我國(guó)礦用電動(dòng)挖掘機(jī)直流調(diào)速部分廣泛采用磁放大器控制、發(fā)電機(jī)組晶閘管勵(lì)磁控制或電子勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制，其電控系統(tǒng)存在技術(shù)落后、噪聲大、動(dòng)態(tài)效率低、運(yùn)行維護(hù)不便、能耗高等諸多弊端。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，對(duì)直流電機(jī)的控制開(kāi)始由模擬控制向數(shù)字控制轉(zhuǎn)變，并逐步實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的智能化。本課題主要研究工作就是實(shí)現(xiàn)礦用電動(dòng)挖掘機(jī)的數(shù)字化控制，以三星

2、公司S3C2440A微控制器為核心，將嵌入式控制技術(shù)引入直流調(diào)速領(lǐng)域，設(shè)計(jì)完成了一套基于ARM-linux的礦用電動(dòng)挖掘機(jī)全數(shù)字式直流調(diào)速控制器。論文主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：
　　分析了礦用電動(dòng)挖掘機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及工作原理，并對(duì)系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)；在自動(dòng)控制原理的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Matlab的Simulink和SimPowerSystems工具箱、面向系統(tǒng)電氣原理結(jié)構(gòu)圖的仿真方法，對(duì)礦用電動(dòng)挖掘機(jī)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真

3、，并作出了分析和比較。給出了基于Simulink的礦用電動(dòng)挖掘機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型和仿真波形，從仿真結(jié)果驗(yàn)證了仿真模型及調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置的正確性。
　　基于數(shù)字式PID控制算法和Matlab編程方法，對(duì)數(shù)字式雙閉環(huán)PID控制器參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從階躍響應(yīng)和所得參數(shù)可見(jiàn)，Matlab編程方法與基于Simulink仿真方法所得控制器參數(shù)基本吻合，更有力地證明了控制系統(tǒng)參數(shù)選取的合理性。
　　采用基于 S3C2440A的控制系統(tǒng)核心

4、板 utu2440-F，設(shè)計(jì)了一套礦用電動(dòng)挖掘機(jī)數(shù)字式直流調(diào)速器，系統(tǒng)的調(diào)速控制回路輸出12路脈沖信號(hào)經(jīng)隔離、放大控制12個(gè)晶閘管的導(dǎo)通與截止，進(jìn)而改變電樞電壓的大小。在分析了核心板硬件資源的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)控制系統(tǒng)檢測(cè)電路、觸發(fā)脈沖電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　搭建了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，主要是將針對(duì)礦用電動(dòng)挖掘機(jī)直流調(diào)速控制進(jìn)行配置和裁剪后的嵌入式 linux操作系統(tǒng)移植到了本課題制作的硬件擴(kuò)展板上；完成了實(shí)現(xiàn)本控制系統(tǒng)相關(guān)功能的驅(qū)動(dòng)程

5、序和上層應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，著重給出了12路觸發(fā)脈沖程序主要的設(shè)計(jì)思路和關(guān)鍵代碼。根據(jù)系統(tǒng)需求，本論文還對(duì)基于Qt/Embedded的用戶界面開(kāi)發(fā)進(jìn)行了初步的探討，以通過(guò)用戶界面直觀地對(duì)礦用電動(dòng)挖掘機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示、超限報(bào)警、數(shù)據(jù)曲線分析等多種功能。
　　最后，在軟硬件設(shè)計(jì)完成后，將針對(duì)礦用電動(dòng)挖掘機(jī)直流調(diào)速控制設(shè)計(jì)的數(shù)字式控制系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)機(jī)試驗(yàn)研究和功能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能指標(biāo)能夠基本