外文翻譯--輸送機(jī)系統(tǒng)反饋控制.doc

輸送機(jī)系統(tǒng)反饋控制摘要當(dāng)輸送帶改變它的現(xiàn)在狀態(tài)時(shí)就會(huì)引起高強(qiáng)度的瞬間壓力，尤其是在它啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)。這些壓力對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是有害的,通常會(huì)縮短帶的壽命。而且在一些嚴(yán)重的情形下，他們甚至能造成帶的跑偏、帶和托棍的磨損，因此，在輸送機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)對(duì)輸送帶進(jìn)行控制是十分必要的。在這篇文章中，介紹給大家的是一種能減少這種瞬間壓力的反饋控制方法。一個(gè)非連續(xù)的速度信號(hào)傳遞給反饋系統(tǒng)，并對(duì)比一下在正常情況下開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的各步反饋情況。在這里我們討論的議題之一是系統(tǒng)的可控制性，當(dāng)采用閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)這是一個(gè)重要的因素。1介紹帶式輸送機(jī)技術(shù)一直是以遠(yuǎn)距離運(yùn)輸大量物體、成本低的方式運(yùn)用的。在現(xiàn)如今，它被廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域，例如：礦山運(yùn)輸煤、鐵、石灰石等等。這些技術(shù)在操作時(shí)遇到的困難是在輸送帶上產(chǎn)生的駐波，尤其在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)。這些駐波通常引起帶子跑偏，帶子和托棍磨損會(huì)影響帶子的壽命，維護(hù)費(fèi)用會(huì)在短期內(nèi)劇增。這項(xiàng)研究是為了使瞬間壓力最小化并降低維護(hù)費(fèi)用?？朔@些壓力的一個(gè)原始的方法是設(shè)計(jì)一個(gè)高度安全的輸送帶(F.O.S)，這對(duì)執(zhí)行預(yù)期的F.O.S標(biāo)準(zhǔn)很有意義。然而，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)成本的提高?，F(xiàn)在，被廣泛應(yīng)用的方法是通過(guò)控制帶子的啟動(dòng)和制動(dòng)來(lái)減少帶子加速和減速的變化比率。這常常被認(rèn)為是安全的啟動(dòng)或制動(dòng)。一些方法已經(jīng)被采用并被研究。這些研究主要地把重心集中在機(jī)械和電學(xué)的帶式運(yùn)輸機(jī)。現(xiàn)在，被應(yīng)用的平穩(wěn)啟動(dòng)法是打開所有的回路。在系統(tǒng)開始和結(jié)束的時(shí)這些方法通常是不管用的。它們也是要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間來(lái)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ蛊溥_(dá)到一個(gè)令人滿意的工作情況。一些方法甚至可能不包括駕駛超載保護(hù)，這也提高了超載費(fèi)用。在這篇文章中，介紹了在電動(dòng)機(jī)上的電子反饋控制，這是一個(gè)閉環(huán)式控制方法。一個(gè)相似的方法早已在HARRISON1的文章中被簡(jiǎn)短地討論過(guò)了,HARRISON1利用硅控整流器控制直流電動(dòng)機(jī)。然而，這個(gè)研究的落實(shí)方法是在交流電動(dòng)機(jī)2上使用矢量控制。直流電動(dòng)機(jī)通常比交流電動(dòng)機(jī)貴，尤其當(dāng)維護(hù)費(fèi)用也考慮時(shí)。所以，交流電動(dòng)機(jī)被普遍用于工業(yè)的輸送帶上。因此，該研究在全文中更適用。研究中的反饋控制系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量輸送帶各段的速度來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的輸出量，測(cè)量的速度經(jīng)由通信電纜被傳輸?shù)街骺刂普?。這些主控制站處理從控制器一起獲得的數(shù)據(jù)。然后，這些處理過(guò)的數(shù)據(jù)被用在驅(qū)動(dòng)裝置(可變電壓、可變頻率驅(qū)動(dòng)裝置)上，采用矢量空間的觀念控制交流電動(dòng)機(jī)。使用反饋控制方法的好處主要在于人們最關(guān)注的是系統(tǒng)達(dá)到最好的工作狀態(tài)，而不是我們通常使用的開環(huán)系統(tǒng)。通過(guò)讓負(fù)載在反饋控制系統(tǒng)中被平分并減少壓力。這個(gè)系統(tǒng)也可以通過(guò)限制最小輸出量來(lái)避免超負(fù)載。反饋控制系統(tǒng)的應(yīng)用很容易達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。利用電子學(xué)控制的優(yōu)點(diǎn)是降低保護(hù)成本和易于遠(yuǎn)程控制。由于系統(tǒng)裝置的需要，系統(tǒng)欠缺也會(huì)增加設(shè)備成本，如測(cè)量輸送帶速度傳送器，傳遞信息和用于信息處理的微處理機(jī)的通信設(shè)備。由于維護(hù)費(fèi)用低，你需要長(zhǎng)期付維修費(fèi)用?？刂频牡谝徊绞菫楣S創(chuàng)造一個(gè)好的數(shù)學(xué)模型。一些方法在過(guò)去已經(jīng)被學(xué)習(xí)。大多數(shù)方法是離散模型而不是那些存在致命缺點(diǎn)的連續(xù)模型。這種連續(xù)模型的結(jié)果是通常被以部分微分方程式的形式表達(dá)的，包含著非常復(fù)雜的關(guān)系。同時(shí)，用于部分的微分方程式的輸送裝置的帶子短暫性是非常難的。因此，連續(xù)模型還沒有廣泛地用在輸送裝置帶子的分析上。一個(gè)不連續(xù)模型把連續(xù)的帶子分成一個(gè)有有限數(shù)字的片段而且假設(shè)相同的片段里面的原動(dòng)力基本相同，例如，在帶子的一段里有相近的持續(xù)速度，伸度，壓力等。這個(gè)假設(shè)引起在不連續(xù)模型間取離散值的誤差，它賴于被用的帶子片段的數(shù)字和模型的量子化。用一個(gè)恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型,一個(gè)合理的控制策略能有利于得到有效的模擬結(jié)果。一個(gè)大的模擬誤差總能導(dǎo)致錯(cuò)誤的模擬輸出和不正確的使用控制參量。使用流變學(xué)的模型描述輸送帶的縱向動(dòng)態(tài)屬性，凱爾文固體模型是一個(gè)彈簧與平行的一個(gè)黏彈性元件，它是對(duì)大多數(shù)帶式輸送機(jī)分析簡(jiǎn)單和相對(duì)地準(zhǔn)確。當(dāng)一個(gè)分散模型代表一條連續(xù)的傳送帶時(shí)引用量子化誤差。對(duì)于使用的模型,傳送帶的固有頻率的相對(duì)誤差與帶被分段的數(shù)量成反比，依照由公式1-1：1rmrn（1-1）r是連續(xù)的輸送帶固有頻率,m是分散輸送帶固有頻率，并且n是輸送帶段的數(shù)量。雖然使用大量輸送帶段數(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)小量子化誤差是可行的，但當(dāng)這指數(shù)地增加和n增加時(shí)對(duì)模擬時(shí)間是不利的。位置速度被廣泛應(yīng)用于描述輸送帶的動(dòng)力學(xué)方法上。但是這種方法導(dǎo)致一個(gè)系統(tǒng)線性時(shí)間變化。例如，在時(shí)間t輸送帶i段起初應(yīng)用電動(dòng)機(jī)的力。但是,在時(shí)間t+1,電動(dòng)機(jī)的力不再在i段起作用而i+1段起作用。所以,當(dāng)帶運(yùn)行時(shí)檢測(cè)段的位置必與時(shí)間有關(guān)。位置速度方法表達(dá)將必根據(jù)時(shí)間變化。明顯地這種方法導(dǎo)致一個(gè)更加復(fù)雜的模型。在這研究中采取應(yīng)變速度法，它開發(fā)一個(gè)線性時(shí)間不變式的系統(tǒng)。輸送帶各段的應(yīng)力和速度與地面保持同樣。因此,這種方法避免時(shí)間變化的問題并建立一個(gè)簡(jiǎn)單模型。傳送帶的一個(gè)離散模型，從帶的n段表示力，公式1-2描述了速度改變率，和v分別表示應(yīng)力和速度，motorF是應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力。1111111sinnnnnnNnnnnnnnnnnmotornnnnnnKLKLbVVmmmbbdbFVVgmmm(1-2)公式1-3應(yīng)力變化率：1nnnnVVL（1-3）不同于剩余的段,代替重量的重力是一個(gè)另外模型。所以,它必須分開地被對(duì)待。在重力上速度和應(yīng)力的變量依靠重量,如k段，能用公式1-4和1-5分別表示：12TTTtTTKKTTKLbVgVVVMM(1-4)12TKKTTVVVL(1-5)上面所有等式可以用公式1-6表示：11nncVV，motoruF，W=sinng（1-6）公式16的表示形式叫做張力速度模塊，運(yùn)用一個(gè)已知W和u數(shù)字方法解決張力速度模塊，能獲得每段帶的張力和速度。RUNGE-KUTTA方法就是使用數(shù)字化的一個(gè)例子。人們目標(biāo)是為了發(fā)現(xiàn)輸送帶的各段張力或應(yīng)力。通常用表示應(yīng)力，公式1-7為一個(gè)固體模塊表達(dá)式3：1E（1-7）E是模數(shù)，是黏度系數(shù)。公式1-7表示減少?gòu)埩退俣茸畲笾?應(yīng)力也減小?；谶@點(diǎn)，創(chuàng)造了一個(gè)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。常用的控制MIMO系統(tǒng)的三個(gè)方法是桿連接式、線性二次調(diào)節(jié)器(LQR)11和H無(wú)限12。桿連接式方法要求一個(gè)準(zhǔn)確模塊,這樣桿可根據(jù)所用的模塊被安置在需要的地點(diǎn)。否則,不正確安置桿將會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)和控制錯(cuò)誤。使用分散式張力速度模塊是連續(xù)操作裝置的略計(jì),因此，許多不確定性總存在。在一些情況下桿連接式方法不會(huì)是一種好控制方法。H無(wú)限方法是一種好控制方法,但是對(duì)管理者來(lái)說(shuō)會(huì)相對(duì)地復(fù)雜的并導(dǎo)致一個(gè)高動(dòng)態(tài)指令。選擇LOR方法取決于處理模塊的錯(cuò)誤能力和在使用中它的適應(yīng)能力強(qiáng)。但是,選擇適當(dāng)?shù)目刂茀⒘繉?duì)LOR是困難的。因?yàn)椴贿m當(dāng)?shù)膮⒘咳菀椎匦纬梢粋€(gè)振動(dòng)系統(tǒng),即過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng),選擇控制參量必須相當(dāng)謹(jǐn)慎。圖1反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。W表示帶上裝載物體的重量,e代表速度誤差并且u是原動(dòng)力。傳送帶通過(guò)張力速度模塊描述它的動(dòng)力性。一個(gè)PI控制器參考速度被用于控制驅(qū)動(dòng)。如先前提及的,運(yùn)用LQR方法計(jì)算比例值。H矩陣的目的將反饋狀態(tài)數(shù)量從x降低到x,x代表各傳送帶段的張力和速度,x只表示速度。這稱遞減狀態(tài)反饋。整個(gè)反饋系統(tǒng)會(huì)將模塊里的所有狀態(tài)反饋給控制器。由于測(cè)量的張力困難,僅用速度反饋。使用流速計(jì)容易得到速度。值得注意的是,在這個(gè)反饋控制系統(tǒng)中速度是主要環(huán)節(jié),系統(tǒng)會(huì)給一個(gè)相應(yīng)的遞減狀態(tài)反饋反應(yīng)。圖1：傳送帶系統(tǒng)反饋控制塊圖e+PI控制器u張力速