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原文传递散货码头带式输送机节能控制方法研究

论文题名：	散货码头带式输送机节能控制方法研究
关键词：	散货码头;带式输送机;物料瞬时流量;节能控制;动态特性
摘要：	近年来，随着我国散货码头货物吞吐量急剧增加，高耗能、低效率散料运输装备造成的能源浪费问题日益严重。带式输送机作为散料运输与装卸最关键设备，具有运距长、带速高、运量大等比较优势，但其驱动功率通常依据最大运输量配置，且无论空载或轻载均为恒转速运行，从而导致系统长期处于“大马拉小车”状态，能耗浪费严重。因此，加快带式输送机智能化改造，提高其能源效率，是加快构建节能、高效、集约型绿色码头的必由之路。带式输送机电机转矩特性与负荷特性匹配最优时可高效运行，因此，随实时载荷自适应节能控制技术一直是带式输送机智能调控的研究重点和难点。针对目前仍存在物料载荷检测状态不足、调控安全性低等问题，本文开展带式输送机能耗规律及其影响因素分析、物料瞬时流量激光测量、考虑实际载荷的动力学建模、带式输送机节能控制等问题研究，以提升带式输送机节能控制的安全性和科学化。论文主要内容如下：　　首先，开展了带式输送机能耗规律及其主要影响因素研究：基于当前公认设计标准理论推导出带式输送机两种能耗测算模型，确定了带式输送机能耗影响因素为结构参数、工况参数及其它因素，其中工况参数是主要因素。基于此，设计并研发了带式输送机能耗测试试验装置，确定了能耗测试试验方案及测试参数，对不同工况因素作用下带式输送机能耗规律进行试验研究，揭示了带式输送机能耗规律及其主要因素影响程度，分析了目前能耗测算模型在精度上的局限性。　　其次，开展了带式输送机物料瞬时流量激光测量研究：首先根据带式输送机动态计量原理及激光测量系统原理，提出基于激光扫描的物料流轮廓激光数据采集方法，并建立物料流轮廓激光扫描坐标转换方程。然后，分析物料流截面轮廓空间形态特征，提出物料流截面轮廓自动提取方法，建立了物料流截面面积计算公式，包括基于三角面积积分和基于梯形面积积分方法，从而建立基于面元积分的带式输送机物料瞬时流量计算数学模型。最后，开发物料瞬时流量激光测量系统，通过实验验证所设计系统测量准确性和可靠性。　　第三，开展了考虑实际载荷的带式输送机动力学建模研究：基于物料流量激光数据建立实际载荷分布模型，建立了实际载荷分布下输送带平衡方程。再次以带式输送机纵向特性作为分析对象，确立了考虑实际载荷的带式输送机纵向动力学模型及各项参数。最后，基于Matlab仿真平台分别建立带式输送机离散元仿真模型及软启动控制模型，通过仿真试验分析实际载荷分布下带式输送机动态特性变化规律，为带式输送机节能控制策略确定提供基础。　　最后，开展了带式输送机节能控制策略研究。首先确立了带式输送机优化控制目标及约束条件，依托带式输送机真实能耗数据，建立了基于RBF神经网络的带式输送机能耗预测模型。根据带式输送机控制性能要求设计模糊 PID自适应控制规则和控制器，实现 PID参数的在线自整定，并通过仿真试验验证模糊 PID参数自整定控制效果。最后，设计并搭建了带式输送机节能控制模拟试验系统，开展了带式输送机节能控制模拟实验，初步检验了本文节能控制方法在试验平台上的控制效果，为进一步研究多级带式输送机协调控制提供理论和实验基础。
作者：	曾飞
专业：	物流技术与装备
导师：	吴青
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文