專利名稱：用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
輪齒式破碎機(jī)主要用于破碎石灰石、粉砂巖及煤等抗壓強(qiáng)度《150MPa的物料，它 是利用平行設(shè)置并裝有交錯(cuò)破碎齒的固定輥軸和活動(dòng)輥軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的破碎腔來破碎 物料。固定輥軸和活動(dòng)輥軸的外表面在軸向間隔裝有破碎齒。當(dāng)物料通過喂料機(jī)進(jìn)入機(jī)器 的破碎腔后受到轉(zhuǎn)動(dòng)輥軸上的破碎齒的嚙力作用，使物料被迫通過固定輥軸上的破碎齒和 活動(dòng)輥軸上的破碎齒之間，同時(shí)受到破碎齒的擠、軋、磨、剪，物料即開始破裂，破碎后的小 顆粒沿著輥筒旋轉(zhuǎn)的切線方向通過固定輥筒和活動(dòng)輥筒的間隙向機(jī)器下方拋出，超過間隙 的大顆粒物料繼續(xù)被破碎成小顆粒后排出。 在傳統(tǒng)的板式喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸送物料過程中，只能有限地調(diào)節(jié)喂料速度，當(dāng)大石 塊到達(dá)時(shí)仍在高速喂料，常引起主電機(jī)過載而跳閘，當(dāng)石料少時(shí)，因喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度有 限，只能使破碎機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間的輕載等待，由于缺乏靈活智能的控制裝置(包括人工控制和 有級(jí)切換調(diào)速)，使破碎機(jī)經(jīng)常處在過負(fù)荷和欠負(fù)荷的情況下工作，使破碎機(jī)主電機(jī)不能在 最佳效率狀態(tài)下工作。另外，若碰到大塊物料或非破碎物料進(jìn)入破碎腔后，用于調(diào)節(jié)活動(dòng)輥 軸固定輥軸之間的間隙液壓控制系統(tǒng)中的液壓缸便會(huì)拉大活動(dòng)輥軸與固定輥軸之間的間 隙，使大塊物料或非破碎物排出后再使活動(dòng)輥軸回到正常的工作位置，由于缺乏靈活智能 的控制裝置，反映到使活動(dòng)輥軸移開的速度慢，加劇了破碎齒的磨損。再說大塊物料還可經(jīng) 過再次破碎便有可能破碎成所需的小顆粒規(guī)格，因此減低了破碎機(jī)的使用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控 制系統(tǒng)，它能獲得更加高效的破碎作業(yè)并且降低破碎機(jī)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。 實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是一種用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)，包括 一喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩分別用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)輥軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的主電機(jī)及一用于調(diào)節(jié)一對(duì)輥軸之 間距離的液壓控制系統(tǒng)，還包括霍爾傳感器、液壓傳感器、模糊控制器及交流變頻器，
所述霍爾傳感器用于實(shí)時(shí)地監(jiān)控破碎機(jī)的瞬時(shí)負(fù)荷； 所述液壓傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)控液壓控制系統(tǒng)中液壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力；
所述模糊控制器用于接受霍爾傳感器的信號(hào)，并對(duì)破碎機(jī)的瞬時(shí)負(fù)荷與設(shè)定的負(fù) 荷進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)交流變頻器進(jìn)行邏輯控制，同時(shí)接受液壓傳感器信號(hào)并對(duì)液 壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力與設(shè)定的工作油壓力進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn) 行邏輯控制； 所述交流變頻器電連接喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它接受模糊控制器的信號(hào)，改變輸出頻率， 以使喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度得以調(diào)整； 所述液壓控制系統(tǒng)接受模糊控制器的信號(hào)，調(diào)節(jié)液壓缸中工作油的壓力，以使一對(duì)滾軸之間的距離得以調(diào)整。 實(shí)現(xiàn)上述目的的另一種技術(shù)方案是一種用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制方法，采 用如權(quán)利要求1所述的模糊控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的PID相結(jié)合的控制方法，其特征在于，模糊控 制器接受來自破碎機(jī)的負(fù)荷信號(hào)、專家確定的量化因子以及破碎機(jī)的操作經(jīng)驗(yàn)，建立輸入 誤差和誤差變化率與PID參數(shù)調(diào)整量之間的模糊關(guān)系，然后通過模糊運(yùn)算得到控制表，將 測(cè)量得到的負(fù)荷誤差和負(fù)荷誤差的變化率進(jìn)行模糊化，通過論域比較，取控制表中相應(yīng)的 PID參數(shù)調(diào)整，疊加在PID控制參數(shù)上，通過交流變頻器得到所需的喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度， 從而實(shí)現(xiàn)喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率與破碎機(jī)主電機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載剛好匹配，還可通過液壓控 制系統(tǒng)得到所需的兩輥軸之間的間隙，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)非破碎物進(jìn)入破碎腔后能快速拉大兩輥 軸之間的間隙而保護(hù)了破碎機(jī)的機(jī)械磨損。 由于采用了本發(fā)明的用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)及控制方法的技術(shù)方案， 它能過監(jiān)控破碎機(jī)的負(fù)載工況來動(dòng)態(tài)的調(diào)整喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電能，使破碎機(jī)主電機(jī)始終在 最佳效率狀態(tài)下工作，為電機(jī)與供電電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)"智能化"的能量供給提供一個(gè)自動(dòng)化平 臺(tái)。當(dāng)檢測(cè)到破碎機(jī)輕載或負(fù)載不斷變化時(shí)，通過功率模塊在0. 01秒鐘內(nèi)調(diào)整喂料驅(qū)動(dòng)電 機(jī)的電壓與電流，使喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率與破碎機(jī)主電機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載剛好匹配，從而 減少破碎機(jī)電機(jī)的運(yùn)行電流與電壓及鐵損、銅損，達(dá)到節(jié)能的目的，通過這種控制方式，可 獲得更加高效的破碎作業(yè)并且降低破碎機(jī)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1為本發(fā)明的用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例并結(jié)合附圖 進(jìn)行詳細(xì)地說明 請(qǐng)參閱圖l，本發(fā)明的用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)，包括一喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī) 1、兩主電機(jī)2、液壓控制系統(tǒng)3、霍爾傳感器4、液壓傳感器5、模糊控制器6及交流變頻器7， 其中，兩主電機(jī)2分別用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)輥軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；液壓控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)一對(duì)輥軸之 間的間隙； 霍爾傳感器4用于實(shí)時(shí)地監(jiān)控破碎機(jī)的瞬時(shí)載荷； 液壓傳感器4用于實(shí)時(shí)監(jiān)控液壓控制系統(tǒng)3中液壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力；
模糊控制器6用于接受霍爾傳感器4的信號(hào)，并對(duì)破碎機(jī)的瞬時(shí)負(fù)荷與設(shè)定的載 荷進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)交流變頻器7進(jìn)行邏輯控制，同時(shí)接受液壓傳感器5信號(hào)并對(duì) 液壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力與設(shè)定的工作油壓力進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)液壓控制系3 統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制； 交流變頻器7電連接喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，它接受模糊控制器6的信號(hào)，改變輸出頻率， 以使喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)1的速度得以調(diào)整； 液壓控制系統(tǒng)3接受模糊控制器6的信號(hào)，調(diào)節(jié)液壓缸中工作油的壓力，以使一對(duì) 滾軸之間的距離得以調(diào)整。 本發(fā)明的用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制方法，采用上述的模糊控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的
4PID相結(jié)合的控制方法，該方法為 模糊控制器接受來自破碎機(jī)上霍爾傳感器的負(fù)荷信號(hào)和液壓傳感器的工作油壓 力信號(hào)、專家設(shè)定的量化因子以及破碎機(jī)的操作經(jīng)驗(yàn)，建立輸入誤差和誤差變化率與PID 參數(shù)調(diào)整量之間的模糊關(guān)系，然后通過模糊運(yùn)算得到控制表，將測(cè)量得到的負(fù)荷誤差和負(fù) 荷誤差的變化率進(jìn)行模糊化，通過論域比較，取出控制表中相應(yīng)的PID參數(shù)調(diào)整，疊加在 PID控制參數(shù)上，通過交流變頻器得到所需的喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度，從而實(shí)現(xiàn)喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的輸出功率與破碎機(jī)主電機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載剛好匹配，還可通過液壓控制系統(tǒng)得到所需的兩輥 軸之間的間隙，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)非破碎物進(jìn)入破碎腔后能快速拉大兩輥軸之間的間隙而保護(hù)了 破碎機(jī)的機(jī)械磨損。 通過模糊控制器監(jiān)測(cè)破碎機(jī)電機(jī)負(fù)荷，改變交流變頻器的輸出頻率(頻率范圍為 0 70Hz)，實(shí)現(xiàn)了板式喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)更大范圍的無級(jí)調(diào)速。系統(tǒng)運(yùn)行后，破碎機(jī)的工作狀 況大為改善。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行考驗(yàn)，當(dāng)破碎機(jī)的控制負(fù)荷設(shè)定在額定負(fù)荷的85%時(shí)，其產(chǎn)量 可達(dá)到240t/h，比原來提高44%。通過這種控制方式，可獲得更加高效的破碎作業(yè)并且降 低破碎機(jī)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。 本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)，包括一喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩分別用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)輥軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的主電機(jī)及一用于調(diào)節(jié)一對(duì)輥軸之間距離的液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括霍爾傳感器、液壓傳感器、模糊控制器及交流變頻器，所述霍爾傳感器用于實(shí)時(shí)地監(jiān)控破碎機(jī)的瞬時(shí)負(fù)荷；所述液壓傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)控液壓控制系統(tǒng)中液壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力；所述模糊控制器用于接受霍爾傳感器的信號(hào)，并對(duì)破碎機(jī)的瞬時(shí)負(fù)荷與設(shè)定的負(fù)荷進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)交流變頻器進(jìn)行邏輯控制，同時(shí)接受液壓傳感器信號(hào)并對(duì)液壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力與設(shè)定的工作油壓力進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制；所述交流變頻器電連接喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)，它接受模糊控制器的信號(hào)，改變輸出頻率，以使喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度得以調(diào)整；所述液壓控制系統(tǒng)接受模糊控制器的信號(hào)，調(diào)節(jié)液壓缸中工作油的壓力，以使一對(duì)滾軸之間的距離得以調(diào)整。
2. —種用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制方法，采用如權(quán)利要求1所述的模糊控制系統(tǒng)和 傳統(tǒng)的PID相結(jié)合的控制方法，其特征在于，模糊控制器接受來自破碎機(jī)的負(fù)荷信號(hào)、專家 確定的量化因子以及破碎機(jī)的操作經(jīng)驗(yàn)，建立輸入誤差和誤差變化率與PID參數(shù)調(diào)整量之 間的模糊關(guān)系，然后通過模糊運(yùn)算得到控制表，將測(cè)量得到的負(fù)荷誤差和負(fù)荷誤差的變化 率進(jìn)行模糊化，通過論域比較，取控制表中相應(yīng)的PID參數(shù)調(diào)整，疊加在PID控制參數(shù)上，通 過交流變頻器得到所需的喂 料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度，從而實(shí)現(xiàn)喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率與破碎 機(jī)主電機(jī)的實(shí)時(shí)負(fù)載剛好匹配，還可通過液壓控制系統(tǒng)得到所需的兩輥軸之間的間隙，從 而實(shí)現(xiàn)對(duì)非破碎物進(jìn)入破碎腔后能快速拉大兩輥軸之間的間隙而保護(hù)了破碎機(jī)的機(jī)械磨 損°
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于輪齒式破碎機(jī)的模糊控制系統(tǒng)及控制方法，其中控制系統(tǒng)包括一喂料驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩分別用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)輥軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的主電機(jī)及一用于調(diào)節(jié)一對(duì)輥軸之間距離的液壓控制系統(tǒng)，還包括霍爾傳感器、液壓傳感器、模糊控制器及交流變頻器，所述霍爾傳感器用于實(shí)時(shí)地監(jiān)控破碎機(jī)的瞬時(shí)負(fù)荷；所述液壓傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)控液壓控制系統(tǒng)中液壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力；所述模糊控制器用于接受霍爾傳感器的信號(hào)，并對(duì)破碎機(jī)的瞬時(shí)負(fù)荷與設(shè)定的負(fù)荷進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)交流變頻器進(jìn)行邏輯控制，同時(shí)接受液壓傳感器信號(hào)并對(duì)液壓缸中工作油的瞬時(shí)壓力與設(shè)定的工作油壓力進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制。
文檔編號(hào)B02C4/32GK101745457SQ200810204508
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者奚佐泳, 杜松壽 申請(qǐng)人:上海建設(shè)路橋機(jī)械設(shè)備有限公司