大型带式输送系统张力控制关键问题的研究

在电力、矿山、冶金等行业中广泛应用的带式输送系统正朝着长距离、高速化、大功率方向发展，以安全经济运行为目标的带式输送系统张力分析及优化控制问题受到越来越多的关注。.本项目对大型带式输送系统张力控制中的关键理论问题进行研究。首先，针对输送系统的张力分析问题，分别研究胶带、物料、驱动装置、张紧装置、制动装置等单元对张力的影响，利用有限元分析建立整个系统的高阶动力学模型。其次，研究模型降阶方法，建立带式输送系统的简化模型，使之适合于张力控制策略的设计。最后，研究带式输送系统的张力控制策略：针对启、制动过程，研究带式输送系统的启、制动自适应控制策略；针对运行过程中负载变化大等情况，研究鲁棒自适应的运行控制策略；针对运行过程中系统的时滞性，研究预测自适应的运行控制策略。.本项目拟研究的理论问题源自带式输送系统控制的工程实际，研究内容涉及复杂系统的建模、分析及控制，具有重要的理论意义和工程应用。

在电力、矿山、冶金等行业中广泛应用的带式输送系统正朝着长距离、高速化、大功率方向发展，本项目对带式输送系统张力分析及优化控制问题进行了理论分析和仿真研究。从大型带式输送系统动力学模型的建立、简化模型的建立、张力控制器的设计、硬件在环仿真平台的建立等四个方面展开了研究。. 首先，分别建立了基于Voigt模型的胶带模型、时变的物料模型、拉紧装置模型、驱动装置模型，并利用有限元法建立整个大型带式输送系统的动力学模型。针对多电机驱动、满载、空载及变负载情况下，进行了带式输送机的张力特性分析。. 其次，结合矩阵奇异值分解降阶理论、平衡降阶理论和Laguerre降阶理论，分别建立了相应的带式输送系统的降阶模型；结合递推最小二乘法、最小二乘支持向量机理论，分别建立了带式输送系统的在线简化模型。. 然后，为了保障带式输送机生产的安全性和可靠性，需要加入各种控制策略。结合自适应控制、鲁棒控制、CMAC控制、神经网络、预测控制等理论，分别提出了相应的带式输送机启动控制算法、运行控制算法，解决了运行过程中负载变化大、时滞性等问题。. 最后，建立了基于matlab、SIMIT、Labview的输送系统的仿真平台及硬件在环的带式输送机仿真实验平台。同时，建立了带式输送及张力在线监测系统，并开发了相应的产品。. 迄今为止，本项目取得了预期的研究成果，在国内外核心期刊发表研究论文20篇，EI收录4篇；参加国际和国内学术会议专题报告或讲座18人次，申请专利6项（获批3项）。培养硕士研究生16名。在本项目研究成果的基础上，本课题组成员获得安徽省自然基金一项。