外文翻譯--輸送機系統(tǒng)反饋控制.doc

輸送機系統(tǒng)反饋控制摘要當輸送帶改變它的現在狀態(tài)時就會引起高強度的瞬間壓力，尤其是在它啟動和制動時。這些壓力對系統(tǒng)來說是有害的,通常會縮短帶的壽命。而且在一些嚴重的情形下，他們甚至能造成帶的跑偏、帶和托棍的磨損，因此，在輸送機啟動和制動時對輸送帶進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。一個非連續(xù)的速度信號傳遞給反饋系統(tǒng)，并對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，當采用閉環(huán)系統(tǒng)時這是一個重要的因素。1介紹帶式輸送機技術一直是以遠距離運輸大量物體、成本低的方式運用的。在現如今，它被廣泛地應用于許多領域，例如：礦山運輸煤、鐵、石灰石等等。這些技術在操作時遇到的困難是在輸送帶上產生的駐波，尤其在啟動和制動時。這些駐波通常引起帶子跑偏，帶子和托棍磨損會影響帶子的壽命，維護費用會在短期內劇增。這項研究是為了使瞬間壓力最小化并降低維護費用?？朔@些壓力的一個原始的方法是設計一個高度安全的輸送帶(F.O.S)，這對執(zhí)行預期的F.O.S標準很有意義。然而，這會導致系統(tǒng)成本的提高?，F在，被廣泛應用的方法是通過控制帶子的啟動和制動來減少帶子加速和減速的變化比率。這常常被認為是安全的啟動或制動。一些方法已經被采用并被研究。這些研究主要地把重心集中在機械和電學的帶式運輸機?，F在，被應用的平穩(wěn)啟動法是打開所有的回路。在系統(tǒng)開始和結束的時這些方法通常是不管用的。它們也是要經過一段時間來選擇適當的方法使其達到一個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，這也提高了超載費用。在這篇文章中，介紹了在電動機上的電子反饋控制，這是一個閉環(huán)式控制方法。一個相似的方法早已在HARRISON1的文章中被簡短地討論過了,HARRISON1利用硅控整流器控制直流電動機。然而，這個研究的落實方法是在交流電動機2上使用矢量控制。直流電動機通常比交流電動機貴，尤其當維護費用也考慮時。所以，交流電動機被普遍用于工業(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)通過測量輸送帶各段的速度來計算電動機所需的輸出量，測量的速度經由通信電纜被傳輸到主控制站。這些主控制站處理從控制器一起獲得的數據。然后，這些處理過的數據被用在驅動裝置(可變電壓、可變頻率驅動裝置)上，采用矢量空間的觀念控制交流電動機。使用反饋控制方法的好處主要在于人們最關注的是系統(tǒng)達到最好的工作狀態(tài)，而不是我們通常使用的開環(huán)系統(tǒng)。通過讓負載在反饋控制系統(tǒng)中被平分并減少壓力。這個系統(tǒng)也可以通過限制最小輸出量來避免超負載。反饋控制系統(tǒng)的應用很容易達到穩(wěn)定的狀態(tài)。利用電子學控制的優(yōu)點是降低保護成本和易于遠程控制。由于系統(tǒng)裝置的需要，系統(tǒng)欠缺也會增加設備成本，如測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的通信設備。由于維護費用低，你需要長期付維修費用?？刂频牡谝徊绞菫楣S創(chuàng)造一個好的數學模型。一些方法在過去已經被學習。大多數方法是離散模型而不是那些存在致命缺點的連續(xù)模型。這種連續(xù)模型的結果是通常被以部分微分方程式的形式表達的，包含著非常復雜的關系。同時，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。一個不連續(xù)模型把連續(xù)的帶子分成一個有有限數字的片段而且假設相同的片段里面的原動力基本相同，例如，在帶子的一段里有相近的持續(xù)速度，伸度，壓力等。這個假設引起在不連續(xù)模型間取離散值的誤差，它賴于被用的帶子片段的數字和模型的量子化。用一個恰當的數學模型,一個合理的控制策略能有利于得到有效的模擬結果。一個大的模擬誤差總能導致錯誤的模擬輸出和不正確的使用控制參量。使用流變學的模型描述輸送帶的縱向動態(tài)屬性，凱爾文固體模型是一個彈簧與平行的一個黏彈性元件，它是對大多數帶式輸送機分析簡單和相對地準確。當一個分散模型代表一條連續(xù)的傳送帶時引用量子化誤差。對于使用的模型,傳送帶的固有頻率的相對誤差與帶被分段的數量成反比，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是輸送帶段的數量。雖然使用大量輸送帶段數實現一個小量子化誤差是可行的，但當這指數地增加和n增加時對模擬時間是不利的。位置速度被廣泛應用于描述輸送帶的動力學方法上。但是這種方法導致一個系統(tǒng)線性時間變化。例如，在時間t輸送帶i段起初應用電動機的力。但是,在時間t+1,電動機的力不再在i段起作用而i+1段起作用。所以,當帶運行時檢測段的位置必與時間有關。位置速度方法表達將必根據時間變化。明顯地這種方法導致一個更加復雜的模型。在這研究中采取應變速度法，它開發(fā)一個線性時間不變式的系統(tǒng)。輸送帶各段的應力和速度與地面保持同樣。因此,這種方法避免時間變化的問題并建立一個簡單模型。傳送帶的一個離散模型，從帶的n段表示力，公式1-2描述了速度改變率，和v分別表示應力和速度，motorF是應用于電動機的原動力。1111111sinnnnnnNnnnnnnnnnnmotornnnnnnKLKLbVVmmmbbdbFVVgmmm(1-2)公式1-3應力變化率：1nnnnVVL（1-3）不同于剩余的段,代替重量的重力是一個另外模型。所以,它必須分開地被對待。在重力上速度和應力的變量依靠重量,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，運用一個已知W和u數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方法就是使用數字化的一個例子。人們目標是為了發(fā)現輸送帶的各段張力或應力。通常用表示應力，公式1-7為一個固體模塊表達式3：1E（1-7）E是模數，是黏度系數。公式1-7表示減少張力和速度最大值,應力也減小。基于這點，創(chuàng)造了一個多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。常用的控制MIMO系統(tǒng)的三個方法是桿連接式、線性二次調節(jié)器(LQR)11和H無限12。桿連接式方法要求一個準確模塊,這樣桿可根據所用的模塊被安置在需要的地點。否則,不正確安置桿將會導致能源浪費和控制錯誤。使用分散式張力速度模塊是連續(xù)操作裝置的略計,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是一種好控制方法。H無限方法是一種好控制方法,但是對管理者來說會相對地復雜的并導致一個高動態(tài)指令。選擇LOR方法取決于處理模塊的錯誤能力和在使用中它的適應能力強。但是,選擇適當的控制參量對LOR是困難的。因為不適當的參量容易地形成一個振動系統(tǒng),即過調節(jié)反應,選擇控制參量必須相當謹慎。圖1反饋控制系統(tǒng)的結構圖。W表示帶上裝載物體的重量,e代表速度誤差并且u是原動力。傳送帶通過張力速度模塊描述它的動力性。一個PI控制器參考速度被用于控制驅動。如先前提及的,運用LQR方法計算比例值。H矩陣的目的將反饋狀態(tài)數量從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。整個反饋系統(tǒng)會將模塊里的所有狀態(tài)反饋給控制器。由于測量的張力困難,僅用速度反饋。使用流速計容易得到速度。值得注意的是,在這個反饋控制系統(tǒng)中速度是主要環(huán)節(jié),系統(tǒng)會給一個相應的遞減狀態(tài)反饋反應。圖1：傳送帶系統(tǒng)反饋控制塊圖e+PI控制器u張力速