【摘 要】
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矿井提升系统作为深井运输的咽喉要道,其运行的安全性和稳定性尤为重要。不合理的控制策略容易导致提升系统遭受强烈的振动与冲击,会对提升系统的安全稳定运行带来不利影响,并且会严重降低钢丝绳等部件的使用寿命。永磁内装式矿井提升机作为一种全新结构的矿井提升机,有传动链短、能耗低、占地面积小、安装方便等特点,但也存在由于刚柔耦合和气隙变化等原因造成的控制困难等问题。为了使永磁内装式矿井提升机得到更广泛的应用和
【基金项目】
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山西省重点研发计划“永磁内装式提升机模块化设计与优化”（项目编号:201903D121078）
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矿井提升系统作为深井运输的咽喉要道,其运行的安全性和稳定性尤为重要。不合理的控制策略容易导致提升系统遭受强烈的振动与冲击,会对提升系统的安全稳定运行带来不利影响,并且会严重降低钢丝绳等部件的使用寿命。永磁内装式矿井提升机作为一种全新结构的矿井提升机,有传动链短、能耗低、占地面积小、安装方便等特点,但也存在由于刚柔耦合和气隙变化等原因造成的控制困难等问题。为了使永磁内装式矿井提升机得到更广泛的应用和推广,对永磁驱动矿井提升系统的动态特性进行研究很有必要。为了使永磁驱动矿井提升系统可以安全平稳运行,以JKMDN-3×4型永磁内装多绳摩擦式矿井提升系统为研究对象,通过对永磁内装式矿井提升系统的数学模型和矢量控制理论以及制动原理的分析,建立了包含控制系统和制动系统在内的机电液联合仿真模型,并通过现场试验验证了模型的准确性。利用本研究所建立的提升系统机电液联合仿真模型对永磁驱动矿井提升系统的矢量控制参数进行仿真研究。研究结果表明:提升机运行加速度越大,提升系统振荡越剧烈,恢复稳定的时间也越长;提升容器以及钢丝绳的振动频率与钢丝绳长度有关,钢丝绳越长,振动频率越低;采用梯形加速度和正弦加速度可以有效抑制提升机的速度超调,进而减少提升系统的振荡;采用正弦加速度曲线对抑制提升容器和钢丝绳振动的效果更加明显;采用PI速度控制器无法避免负载波动引起的速度波动,而滑模速度控制器可以快速响应,使提升机产生相应的电磁转矩抵消负载的波动,保证了负载波动下提升系统的稳定运行;采用注入高频脉振电压信号的方式可以较为准确地实现提升机的转子定位,保证了提升机的启动性能。利用本研究所建立的提升系统机电液联合仿真模型对永磁驱动矿井提升系统的制动参数进行研究。研究结果表明:采用恒减速制动时,提升容器会产生明显的振荡;制动加速度越大,提升容器的速度和加速度振荡幅度越大;下放工况下提升容器的振动频率更低;在相同的制动时间下,采用正弦制动速度曲线对提升系统造成的冲击更小;提升负载质量越大,提升容器振动幅度越大,振动频率越低;负载质量越大,钢丝绳张力越大,张力波动幅度越大,系统恢复稳定的时间更长。
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