双鼠笼电机同轴驱动功率平衡系统的研究

论文摘要

随着工业的快速发展,人们对各种机械性能和产品质量要求的逐渐提高,只用一台电机驱动的机械产品在某些场合已经不能满足现代化高科技发展的要求,而需要用两台或者多台电机共同驱动。本文研究的课题背景便是由双电机同轴驱动的立轴式冲击式破碎机,同轴连接的双电机,通过连接轴将速度强制同步,但是,由于制造上的原因,即便是同型号、同生产厂商的两台电机,其机械特性也是不会一样的,因此,两台电机驱动同一负载时,负载一般不能在两台电机之间均匀分配,也即是无法实现功率平衡,这对于电机的寿命、系统的可靠性都是十分不利的。因此,本文的目标就是,研究双鼠笼电机同轴驱动功率平衡系统,使两台电机可以协调可靠地运转。在本论文中,提出了主从式控制方案,即选定主电机、从电机,主电机直接由电网供电,从电机采用变频方案,通过控制变频器的输入电压,改变从电机的供电电源频率,从而调整从电机的机械特性,使其跟踪主电机的转矩运行,实现功率平衡。在系统方案的设计和理论论证之后,建立了控制系统的数学模型,并且提出了模糊控制策略以及进行了模糊控制算法的设计,介绍了二维模糊控制器的实现,将电流差、电流差变化率作为模糊控制器的输入,分别介绍了两者的模糊量化、模糊推理、模糊判决和模糊关系的确定以及最后的模糊控制查询表的生成。最后,对系统进行了两种控制算法的仿真比较分析,一是PID控制,二是模糊控制,通过比较仿真结果,表明选用模糊控制策略效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 交流传动技术研究现状
• 1.2 双电机同步驱动研究现状
• 1.2.1 多电机同步控制的国内外研究现状
• 1.2.2 多电机同步控制的控制方法
• 1.3 课题的提出及主要研究内容
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 研究目标及意义
• 1.3.3 主要研究内容及论文的结构
• 第二章 机电传动基础
• 2.1 机电传动系统的运动方程
• 2.2 负载特性及电动机的机械特性
• 2.3 机电传动系统稳定运行条件
• 2.4 交流异步电动机调速方法
• 2.5 交流异步电机变频调速的基本方式
• 本章小结
• 第三章 双电机同轴驱动功率平衡条件研究
• 3.1 双电机同轴驱动功率不平衡机理
• 3.2 双电机同轴驱动功率平衡定义
• 3.3 双电机同轴驱动功率平衡条件
• 本章小结
• 第四章 双电机同轴驱动功率平衡系统方案设计
• 4.1 电压调节方法的否定
• 4.2 系统方案总体设计
• 4.3 功率平衡方案的静态分析
• 4.4 系统数学模型的建立
• 4.4.1 变频器环节的数学模型
• 4.4.2 电机环节的数学模型
• 本章小结
• 第五章 双电机同轴驱动功率平衡系统模糊控制器设计
• 5.1 模糊控制概述
• 5.1.1 模糊控制系统的组成和原理
• 5.1.2 模糊控制器的结构设计
• 5.2 双电机同轴驱动功率平衡系统模糊控制器的设计
• 5.2.1 输入变量与输出变量的定义
• 5.2.2 输入变量与输出变量的模糊量化
• 5.2.3 模糊控制规则的设计
• 5.2.4 模糊变量赋值表的设计
• 5.2.5 模糊控制表的设计
• 本章小结
• 第六章 控制系统仿真分析
• 6.1 控制系统传递函数的建立
• 6.2 系统传统PID控制仿真
• 6.2.1 传统PID控制系统原理
• 6.2.2 传统PID算法的优缺点
• 6.3 系统模糊控制仿真
• 6.3.1 控制系统的模糊控制仿真
• 6.3.2 模糊控制系统仿真模型的建立
• 6.3.3 模糊控制与常规PID控制性能比较
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文