專利名稱：帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)及功率平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多電機(jī)機(jī)驅(qū)動功率平衡技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種對適用于煤礦井下 的帶式輸送機(jī)進(jìn)行控制的帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)及功率平衡方法。
背景技術(shù)：
目前，帶式輸送機(jī)多機(jī)功率平衡的方法主要有扭矩_轉(zhuǎn)速控制法和電流控制功率 平衡法。其中，扭矩_轉(zhuǎn)速控制法是利用電動機(jī)輸出扭矩的大小直接反映電動機(jī)功率的大 小，再通過采集電動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)驅(qū)動電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速來達(dá)到多臺電動機(jī)功率平衡的 目的，但這種方法在大功率情況下很少采用，主要是因為采集電動機(jī)扭矩常用的扭矩傳感 器體積龐大，其體積遠(yuǎn)大于同功率電動機(jī)的大小，因而不適于煤礦井下安裝使用。電流控制 功率平衡法是利用電動機(jī)電流的大小作為功率平衡的控制依據(jù)，繼而調(diào)節(jié)驅(qū)動電動機(jī)的輸 出功率達(dá)到多臺電動機(jī)功率平衡，但這種方法存在精度不高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電路設(shè)計 合理、體積小、接線方便、使用操作簡便、智能化程度高且運(yùn)行速度快的帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū) 動功率平衡系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率 平衡系統(tǒng)，其特征在于包括電機(jī)工作電流檢測單元、主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元、對帶式輸 送機(jī)的四臺驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行綜合控制的模糊控制器和與模糊控制器相接的參數(shù)設(shè)置單元，所 述電機(jī)工作電流檢測單元和所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元均接模糊控制器，所述模糊控制 器分別與四臺所述驅(qū)動電機(jī)相接；四臺所述驅(qū)動電機(jī)分別為驅(qū)動電機(jī)一、驅(qū)動電機(jī)二、驅(qū)動 電機(jī)三和驅(qū)動電機(jī)四，且驅(qū)動電機(jī)一為主電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)二、驅(qū)動電機(jī)三和驅(qū)動電機(jī)四均為 跟蹤電機(jī)；所述電機(jī)工作電流檢測單元包括分別對驅(qū)動電機(jī)一、驅(qū)動電機(jī)二、驅(qū)動電機(jī)三和 驅(qū)動電機(jī)四的工作電流進(jìn)行實時檢測且均接模糊控制器的電流檢測單元一、電流檢測單元 二、電流檢測單元三和電流檢測單元四；所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元為對驅(qū)動電機(jī)一的 轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時檢測的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元或?qū)︱?qū)動電機(jī)一所驅(qū)動滾筒的速度進(jìn)行實時 檢測的滾筒轉(zhuǎn)速檢測單元。所述電流檢測單元一、電流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測單元四分別 為電流互感器一、電流互感器二、電流互感器三和電流互感器四；所述驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單 元為轉(zhuǎn)速傳感器。還包括與模糊控制器相接的顯示單元。所述模糊控制器為DSP控制器。同時，本發(fā)明還提供了一種控制精度高、功率平衡效果好且實現(xiàn)方便的帶式輸送 機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、控制參數(shù)確定及設(shè)置根據(jù)實際控制需要，確定主電機(jī)驅(qū)動速度變化量控制范圍[vsl，vs2]、主電機(jī)的理想驅(qū)動速度V和電機(jī)工作電流的變化量控制范圍[Isl，Is2]，并 通過參數(shù)設(shè)置單元對模糊控制器的上述控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；步驟二、通過模糊控制器將主電機(jī)的驅(qū)動速度控制在[vsl，vs2]內(nèi)且將三臺跟蹤電 機(jī)的工作電流均控制在[Isl，Is2]內(nèi)，達(dá)到對四臺驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動功率進(jìn)行平衡的目的，其 功率平衡過程如下201、信號檢測所述電流檢測單元一和所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元分別對所述 主電機(jī)的實時工作電流I1和實時驅(qū)動速度V1進(jìn)行檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至模糊控制 器，同時所述電流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測單元四分別對驅(qū)動電機(jī)二、驅(qū)動 電機(jī)三和驅(qū)動電機(jī)四三臺跟蹤電機(jī)的實時工作電流12、13和I4進(jìn)行檢測并將檢測結(jié)果同步 傳送至模糊控制器；202、模糊推理模糊控制器根據(jù)步驟201中實時所檢測的檢測結(jié)果并結(jié)合步驟一中所設(shè)置的控制參數(shù)[vsl，vs2]、v和[Isl，IJ，且經(jīng)過內(nèi)部模糊推理同步對所述主電機(jī)和三 臺跟蹤電機(jī)此時的工作狀態(tài)分別進(jìn)行判斷并相應(yīng)得出各自的推理結(jié)果；其中，模糊控制器對所述主電機(jī)的模糊推理過程如下(a)計算所述主電機(jī)的實時速度變化量Δν = V1-V ；(b)將Δν與vsl和vs2進(jìn)行大小比較當(dāng)vsl< Δν< vs2時，說明所述主電機(jī)的實 時驅(qū)動速度V1處于速度控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器得出不需對所述主電機(jī)的驅(qū)動速度進(jìn) 行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Δ ν < Vsl時，說明所述主電機(jī)的實時驅(qū)動速度V1偏離速度控制 范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器得出應(yīng)增大所述主電機(jī)驅(qū)動速度的推理結(jié)果； 當(dāng)Δν > Vs2時，說明所述主電機(jī)的實時驅(qū)動速度V1偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀 態(tài)，此時模糊控制器得出應(yīng)減小所述主電機(jī)驅(qū)動速度的推理結(jié)果；而模糊控制器對三個所述跟蹤電機(jī)的模糊推理過程均相同，且對于其中任一臺跟 蹤電機(jī)即被推理跟蹤電機(jī)來說，其模糊推理過程如下(ρ)計算所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化量Iil = Ii-I1，其中i = 2，3或 4；(q)將Iil與Isl和Is2進(jìn)行大小比較當(dāng)Isl < Iil < Is2時，說明所述被推理跟蹤 電機(jī)的實時工作電流Ii處于工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器得出不需對所述被推理 跟蹤電機(jī)的工作電流進(jìn)行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Iil < Isl時，說明所述推理跟蹤電機(jī)的 實時工作電流Ii偏離工作電流控制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器得出應(yīng)增大 所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；當(dāng)Iil > Is2時，說明所述被推理跟蹤電機(jī)的實 時工作電流Ii偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器得出應(yīng)減小所述被 推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；203、形成控制規(guī)劃表模糊控制器將步驟202中推理得出分別與四臺驅(qū)動電機(jī)對 應(yīng)的推理結(jié)果進(jìn)行匯總，并形成控制規(guī)劃表；204、控制輸出模糊控制器根據(jù)所述控制規(guī)劃表，相應(yīng)分別向四臺驅(qū)動電機(jī)輸出 一個控制指令，控制四臺驅(qū)動電機(jī)對各自的驅(qū)動速度或工作電流參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；之后， 返回至步驟201 ；在帶式輸送機(jī)的整個運(yùn)行過程中，不斷重復(fù)步驟201-204，即可實現(xiàn)四臺驅(qū)動電機(jī) 的驅(qū)動功率平衡過程。
上述步驟(ρ)中計算出所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化量Iil后，模糊 控制器還需對計算得出的Iil進(jìn)行微分后求得所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化率 Δ Iil ；此時，模糊控制器根據(jù)步驟201中所檢測出的所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流 Ii和當(dāng)前所計算出的所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化率△ Iil,即可估算得出所述 被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流變化量Ιη’，其中i = 2，3或4 ；之后，模糊控制器將計算得出的工作電流變化量Iil’和與Isl和Is2進(jìn)行大小比較當(dāng)Isl < In' < Is2時，說明估算得出的所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流V處于 工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器得出不需對所述被推理跟蹤電機(jī)的工作電流進(jìn)行增 減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Iil' < Isl時，說明估算得出的所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作 電流Ii'偏離工作電流控制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器得出應(yīng)增大所述被 推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；當(dāng)Ιη’ > Is2時，說明估算得出的所述被推理跟蹤電機(jī) 下一時刻的工作電流Ii'偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器得出應(yīng) 減小所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；隨后，模糊控制器根據(jù)上述對所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流變化量 Iil'的推理結(jié)果，相應(yīng)向所述被推理跟蹤電機(jī)輸出一個控制指令，提前對所述被推理跟蹤電 機(jī)的工作電流參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)地控制調(diào)整。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、所用四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)電路設(shè)計合理、成本較低且使用操作簡便。2、體積小，移動方便，非常適合于煤礦井下使用，并且使用效果好，能有效克服現(xiàn) 有帶式輸送機(jī)多機(jī)功率平衡中所用扭矩-轉(zhuǎn)速控制和電流平衡控制方法中所存在的多種 缺陷和不足。3、實用價值高，實現(xiàn)了各電機(jī)的功率分配比例與驅(qū)動力的分配比例接近，也實現(xiàn) 了多電動機(jī)功率平衡的智能控制，為長距離、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)可靠、高效運(yùn)行創(chuàng)造了條 件。4、控制精度高且功率平衡效果好，各電機(jī)之間的電流差異小于5%。5、推廣范圍大，能實現(xiàn)兩臺以上電機(jī)的驅(qū)動功率平衡控制，并且實現(xiàn)方便，只需將 多臺被控制電機(jī)分為一臺主電機(jī)和多臺跟蹤電機(jī)即可。6、在控制算法中同時將電機(jī)的轉(zhuǎn)速及工作電流作為比較對象，從而更加有利于提 高控制精度。7、以DSP控制器作為控制部件，充分提供了運(yùn)算速度，從而提高了功率平衡系統(tǒng) 的整體效率。8、設(shè)計新穎合理，采用模糊控制方法將跟蹤電機(jī)的工作電流與主電機(jī)的工作電流 加以比較，求得差值和差值微分，控制器根據(jù)差值和差值微分的大小以模糊語言，按照“專 家”經(jīng)驗給出調(diào)節(jié)指令進(jìn)行控制。其控制原則是確定一臺主電機(jī)和三臺跟蹤電機(jī)，并對主電 機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，使其符合現(xiàn)場對啟動和運(yùn)行的要求，同時以主電機(jī)的工作電流為 基準(zhǔn)，控制其余三臺跟蹤電機(jī)，進(jìn)行模糊調(diào)節(jié)，保證功率平衡。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計合理、體積小、成本低、使用操作簡便且控制精度高、功率平 衡效果好，能有效解決現(xiàn)有多機(jī)功率平衡系統(tǒng)及其平衡方法所存在的體積大、不適宜在煤 礦井下使用、控制精度不高等多種缺陷和不足。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)的電路框圖。圖2為本發(fā)明四機(jī)驅(qū)動功率平衡方法的方法流程圖。附圖標(biāo)記說明1-1-驅(qū)動電機(jī)一 ； 1-2-驅(qū)動電機(jī)二 ； 1-3-驅(qū)動電機(jī)三；1-4-驅(qū)動電機(jī)四； 2-模糊控制器；3-1-電流互感器一；3-2-電流互感器二； 3-3-電流互感器三；3-4-電流互感器四；4-轉(zhuǎn)速傳感器；5-參數(shù)設(shè)置單元； 6-顯示單元。
具體實施例方式如圖1所示的一種帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)，包括電機(jī)工作電流檢測單 元、主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元、對帶式輸送機(jī)的四臺驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行綜合控制的模糊控制器2 和與模糊控制器2相接的參數(shù)設(shè)置單元5，所述電機(jī)工作電流檢測單元和所述主電機(jī)驅(qū)動 速度檢測單元均接模糊控制器2，所述模糊控制器2分別與四臺所述驅(qū)動電機(jī)相接；四臺所 述驅(qū)動電機(jī)分別為驅(qū)動電機(jī)一 1-1、驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4，且 驅(qū)動電機(jī)一 1-1為主電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4均為跟蹤電 機(jī)。所述電機(jī)工作電流檢測單元包括分別對驅(qū)動電機(jī)一 1-1、驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三 1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4的工作電流進(jìn)行實時檢測且均接模糊控制器2的電流檢測單元一、電 流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測單元四。所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元為對驅(qū) 動電機(jī)一 1-1的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時檢測的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元或?qū)︱?qū)動電機(jī)一 1-1所驅(qū)動滾 筒的速度進(jìn)行實時檢測的滾筒轉(zhuǎn)速檢測單元。本實施例中，所述電流檢測單元一、電流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測 單元四分別為電流互感器一 3-1、電流互感器二 3-2、電流互感器三3-3和電流互感器四 3-4。所述驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元為轉(zhuǎn)速傳感器4。同時，本發(fā)明還包括與模糊控制器2相 接的顯示單元6，所述模糊控制器2為DSP控制器。如圖2所示的一種帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡方法，包括以下步驟步驟一、控制參數(shù)確定及設(shè)置根據(jù)實際控制需要，確定主電機(jī)驅(qū)動速度變化量控 制范圍[vsl，vs2]、主電機(jī)的理想驅(qū)動速度ν和電機(jī)工作電流的變化量控制范圍[Isl，Is2]，并 通過參數(shù)設(shè)置單元5對模糊控制器2的上述控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。確定上述控制參數(shù)[vsl，vs2]、v和[Isl，Is2]時，均根據(jù)實際具體應(yīng)用情況，并結(jié)合 大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)估值推算得知。步驟二、通過模糊控制器2將主電機(jī)的驅(qū)動速度控制在[vsl，vs2]內(nèi)且將三臺跟蹤 電機(jī)的工作電流均控制在[Isl，Is2]內(nèi)，達(dá)到對四臺驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動功率進(jìn)行平衡的目的， 其功率平衡過程如下201、信號檢測所述電流檢測單元一和所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元分別對所 述主電機(jī)的實時工作電流I1和實時驅(qū)動速度V1進(jìn)行檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至模糊控 制器2，同時所述電流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測單元四分別對驅(qū)動電機(jī)二1-2、驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4三臺跟蹤電機(jī)的實時工作電流12、13和I4進(jìn)行檢測 并將檢測結(jié)果同步傳送至模糊控制器2。本實施例中，所述電流互感器一 3-1和轉(zhuǎn)速傳感器4分別對所述主電機(jī)的實時工 作電流I1和實時驅(qū)動速度V1進(jìn)行檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至模糊控制器2 ；所述電流互 感器二 3-2、電流互感器三3-3和電流互感器四3-4分別對驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三1_3 和驅(qū)動電機(jī)四1-4的實時工作電流12、13和I4進(jìn)行檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至模糊控制202、模糊推理模糊控制器2根據(jù)步驟201中實時所檢測的檢測結(jié)果并結(jié)合步驟 一中所設(shè)置的控制參數(shù)[vsl，vs2]、v和[Isl，IJ，且經(jīng)過內(nèi)部模糊推理同步對所述主電機(jī)和 三臺跟蹤電機(jī)此時的工作狀態(tài)分別進(jìn)行判斷并相應(yīng)得出各自的推理結(jié)果。其中，模糊控制器2對所述主電機(jī)的模糊推理過程如下(a)計算所述主電機(jī)的實時速度變化量Δ ν = V1-V ；(b)將Δν與vsl和vs2進(jìn)行大小比較當(dāng)vsl< Δν< vs2時，說明所述主電機(jī)的實 時驅(qū)動速度V1處于速度控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器2得出不需對所述主電機(jī)的驅(qū)動速度 進(jìn)行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Δ ν < Vsl時，說明所述主電機(jī)的實時驅(qū)動速度V1偏離速度控 制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器2得出應(yīng)增大所述主電機(jī)驅(qū)動速度的推理結(jié) 果；當(dāng)Δν> Vs2時，說明所述主電機(jī)的實時驅(qū)動速度V1偏離速度控制范圍且處在正向偏離 狀態(tài)，此時模糊控制器2得出應(yīng)減小所述主電機(jī)驅(qū)動速度的推理結(jié)果。而模糊控制器2對三個所述跟蹤電機(jī)的模糊推理過程均相同，且對于其中任一臺 跟蹤電機(jī)即被推理跟蹤電機(jī)來說，其模糊推理過程如下(ρ)計算所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化量Iil = Ii-I1，其中i = 2，3或 4；(q)將Iil與Isl和Is2進(jìn)行大小比較當(dāng)Isl < Iil < Is2時，說明所述被推理跟蹤 電機(jī)的實時工作電流Ii處于工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器2得出不需對所述被推 理跟蹤電機(jī)的工作電流進(jìn)行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Iil < Isl時，說明所述推理跟蹤電機(jī) 的實時工作電流Ii偏離工作電流控制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器2得出應(yīng) 增大所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；當(dāng)Iil > Is2時，說明所述被推理跟蹤電機(jī) 的實時工作電流Ii偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器2得出應(yīng)減小 所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果。具體而言，三臺跟蹤電機(jī)(即驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4) 的模糊推理過程是建立在主電機(jī)(即驅(qū)動電機(jī)一 1-1)檢測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，此處以驅(qū)動電 機(jī)二 1-2的模糊推理過程為例進(jìn)行說明。具體而言，對所述被推理跟蹤電機(jī)即驅(qū)動電機(jī)二 1-2進(jìn)行模糊推理時首先，計算驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時工作電流變化量I21 = I2-I1,且對計 算得出的I21進(jìn)行微分后求得驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時工作電流變化率Δ I210之后，將I21與 Isl和Is2進(jìn)行大小比較當(dāng)Isl < I21 < Is2時，說明驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時工作電流I2處于 工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器2得出不需對驅(qū)動電機(jī)二 1-2的工作電流進(jìn)行增減 調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)I21 < Isl時，說明驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時工作電流I2偏離工作電流控 制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器2得出應(yīng)增大驅(qū)動電機(jī)二 1-2工作電流的推 理結(jié)果；當(dāng)I21 > Is2時，說明驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時工作電流I2偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器2得出應(yīng)減小驅(qū)動電機(jī)二 1-2工作電流的推理結(jié)果。同理，對驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4的推理過程與對驅(qū)動電機(jī)二 1-2的推 理過程完全相同，并相應(yīng)得出分別與驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4相對應(yīng)的推理結(jié)果。203、形成控制規(guī)劃表模糊控制器2將步驟202中推理得出分別與四臺驅(qū)動電機(jī) (即驅(qū)動電機(jī)一 1-1、驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4)相應(yīng)的推理結(jié)果 和分別與三臺跟蹤電機(jī)(即驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4)相對應(yīng)的 預(yù)估控制結(jié)果進(jìn)行匯總，并形成控制規(guī)劃表。204、控制輸出模糊控制器2根據(jù)所述控制規(guī)劃表，相應(yīng)分別向四臺驅(qū)動電機(jī)輸 出一個控制指令，控制四臺驅(qū)動電機(jī)對各自的驅(qū)動速度或工作電流參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；之 后，返回至步驟201 ；在帶式輸送機(jī)的整個運(yùn)行過程中，不斷重復(fù)步驟201-204，即可實 現(xiàn)四臺驅(qū)動電機(jī) 的驅(qū)動功率平衡過程。同時，實際控制過程中，為避免控制滯后，步驟(ρ)中計算出所述被推理跟蹤電機(jī) 的實時工作電流變化量Iil后，模糊控制器2還需對計算得出的Iil進(jìn)行微分后求得所述 被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化率△ Iil ；此時，模糊控制器2根據(jù)步驟201中所檢測 出的所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流Ii和當(dāng)前所計算出的所述被推理跟蹤電機(jī)的實 時工作電流變化率ΔΙη，即可估算得出所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流變化量 V，其中i = 2，3或4;之后，模糊控制器2將計算得出的工作電流變化量Ii/和與Isl和Is2進(jìn)行大小比 較當(dāng)Isl < In’< Is2時，說明估算得出的所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流Ii’處 于工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器2得出不需對所述被推理跟蹤電機(jī)的工作電流進(jìn) 行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Iil' < Isl時，說明估算得出的所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的 工作電流Ii'偏離工作電流控制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器2得出應(yīng)增大 所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；當(dāng)Iil' > Is2時，說明估算得出的所述被推理跟 蹤電機(jī)下一時刻的工作電流Ii'偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器2 得出應(yīng)減小所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；隨后，模糊控制器2根據(jù)上述對所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流變化量 Iil'的推理結(jié)果，相應(yīng)向所述被推理跟蹤電機(jī)輸出一個控制指令，提前對所述被推理跟蹤電 機(jī)的工作電流參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)地控制調(diào)整。具體而言，對所述主電機(jī)即驅(qū)動電機(jī)一 1-1進(jìn)行控制時，模糊控制器2根據(jù)控制規(guī) 劃表中與驅(qū)動電機(jī)一 1-1相對應(yīng)的推理結(jié)果，具體是根據(jù)步驟(b)中推理得出的推理結(jié)果 對驅(qū)動電機(jī)一 1-1進(jìn)行相應(yīng)控制當(dāng)步驟(b)中模糊控制器2得出的推理結(jié)果為不需對所 述主電機(jī)的驅(qū)動速度進(jìn)行增減調(diào)整時，則模糊控制器2不對此時驅(qū)動電機(jī)一 1-1的轉(zhuǎn)速進(jìn) 行增減調(diào)整，即保持驅(qū)動電機(jī)一 1-1此時的轉(zhuǎn)速不變；當(dāng)步驟(b)中模糊控制器2得出的推 理結(jié)果為應(yīng)增大所述主電機(jī)驅(qū)動速度時，模糊控制器2控制調(diào)整驅(qū)動電機(jī)一 1-1的轉(zhuǎn)速增 大；相應(yīng)地，當(dāng)步驟(b)中模糊控制器2得出的推理結(jié)果為應(yīng)減小所述主電機(jī)驅(qū)動速度時， 模糊控制器2控制調(diào)整驅(qū)動電機(jī)一 1-1的轉(zhuǎn)速減小。所述模糊控制器2向驅(qū)動電機(jī)一 1-1 發(fā)送相應(yīng)的控制指令后，驅(qū)動電機(jī)一 1-1則開始執(zhí)行相應(yīng)動作(即調(diào)整相應(yīng)工作參數(shù))，并 實現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)一 1-1轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制調(diào)整的目的。之后，返回至步驟201，由電流互感器一3-1和轉(zhuǎn)速傳感器4分別對驅(qū)動電機(jī)一 1-1控制調(diào)整后的實時工作電流I1和實時驅(qū)動速度 V1進(jìn)行檢測，即進(jìn)入下一次控制調(diào)整過程，如此不斷重復(fù)。而三臺跟蹤電機(jī)(即驅(qū)動電機(jī)二 1-2、驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4)的控制 輸出過程均相同，此處以驅(qū)動電機(jī)二 1-2的控制輸出過程為例進(jìn)行說明。具體而言對所述 主電機(jī)即驅(qū)動電機(jī)二 1-2進(jìn)行控制時，模糊控制器2根據(jù)控制規(guī)劃表中與驅(qū)動電機(jī)一 1-1 相對應(yīng)的推理結(jié)果，具體是根據(jù)步驟(b)中推理得出的推理結(jié)果對所述被推理跟蹤電機(jī)即 驅(qū)動電機(jī)二 1-2進(jìn)行相應(yīng)控制，具體是根據(jù)步驟(q)中推理得出的推理結(jié)果對驅(qū)動電機(jī)二 1-2進(jìn)行相應(yīng)控制當(dāng)步驟(q)中模糊控制器2得出的推理結(jié)果為驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時 工作電流I2處于工作電流控制范圍內(nèi)時，模糊控制器2不對此時驅(qū)動電機(jī)二 1-2的工作電 流進(jìn)行增減調(diào)整，即保持驅(qū)動電機(jī)一 1-1此時的工作電流不變；當(dāng)步驟(q)中模糊控制器2 得出的推理結(jié)果為應(yīng)增大驅(qū)動電機(jī)二 1-2的工作電流時，模糊控制器2控制調(diào)整驅(qū)動電機(jī) 二 1-2的工作電流增大；相應(yīng)地，當(dāng)步驟(q)中模糊控制器 2得出的推理結(jié)果為應(yīng)減小驅(qū)動 電機(jī)二 1-2的工作電流時，模糊控制器2控制調(diào)整驅(qū)動電機(jī)二 1-2的工作電流增減小。同時，為解決控制滯后問題，步驟(ρ)中計算出驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時工作電流變 化量I21后，模糊控制器2還需對計算得出的I21進(jìn)行微分后求得所述被推理跟蹤電機(jī)的實 時工作電流變化率△ I21 ；此時，模糊控制器2根據(jù)步驟201中所檢測出的驅(qū)動電機(jī)二 1-2的 實時工作電流I2和當(dāng)前所計算出的驅(qū)動電機(jī)二 1-2的實時工作電流變化率Δ I21,即可估算 得出驅(qū)動電機(jī)二 1-2下一時刻的工作電流變化量I21 ’。之后，模糊控制器2將計算得出的 工作電流變化量V和與Isl和Is2進(jìn)行大小比較當(dāng)Isl < 121，< Is2時，說明估算得出的 所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流I2，處于工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器2 得出不需對驅(qū)動電機(jī)二 1-2的工作電流進(jìn)行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)121’ < Isl時，說明估 算得出的驅(qū)動電機(jī)二 1-2下一時刻的工作電流12’偏離工作電流控制范圍且處在負(fù)向偏離 狀態(tài)，此時模糊控制器2提前控制增大驅(qū)動電機(jī)二 1-2的工作電流；當(dāng)121’ > Is2時，說明 估算得出的驅(qū)動電機(jī)二 1-2下一時刻的工作電流12’偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀 態(tài)，此時模糊控制器2提前控制減小驅(qū)動電機(jī)二 1-2的工作電流。另外，控制滯后問題也可 以通過更換運(yùn)行速度快的控制芯片(即模糊控制器2)來解決。同理，對驅(qū)動電機(jī)三1-3和驅(qū)動電機(jī)四1-4的控制輸出過程與對驅(qū)動電機(jī)二 1-2 的控制輸出過程相同。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)，其特征在于包括電機(jī)工作電流檢測單元、主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元、對帶式輸送機(jī)的四臺驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行綜合控制的模糊控制器(2)和與模糊控制器(2)相接的參數(shù)設(shè)置單元(5)，所述電機(jī)工作電流檢測單元和所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元均接模糊控制器(2)，所述模糊控制器(2)分別與四臺所述驅(qū)動電機(jī)相接；四臺所述驅(qū)動電機(jī)分別為驅(qū)動電機(jī)一(1-1)、驅(qū)動電機(jī)二(1-2)、驅(qū)動電機(jī)三(1-3)和驅(qū)動電機(jī)四(1-4)，且驅(qū)動電機(jī)一(1-1)為主電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)二(1-2)、驅(qū)動電機(jī)三(1-3)和驅(qū)動電機(jī)四(1-4)均為跟蹤電機(jī)；所述電機(jī)工作電流檢測單元包括分別對驅(qū)動電機(jī)一(1-1)、驅(qū)動電機(jī)二(1-2)、驅(qū)動電機(jī)三(1-3)和驅(qū)動電機(jī)四(1-4)的工作電流進(jìn)行實時檢測且均接模糊控制器(2)的電流檢測單元一、電流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測單元四；所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元為對驅(qū)動電機(jī)一(1-1)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時檢測的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測單元或?qū)︱?qū)動電機(jī)一(1-1)所驅(qū)動滾筒的速度進(jìn)行實時檢測的滾筒轉(zhuǎn)速檢測單元。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)，其特征在于所述電 流檢測單元一、電流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測單元四分別為電流互感器一 (3-1)、電流互感器二(3-2)、電流互感器三(3-3)和電流互感器四(3-4)；所述驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn) 速檢測單元為轉(zhuǎn)速傳感器(4)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)，其特征在于還包 括與模糊控制器(2)相接的顯示單元(6)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)，其特征在于所述 模糊控制器(2)為DSP控制器。
5.一種利用如權(quán)利要求1所述的帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)對帶式輸送機(jī)的 四臺驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行功率平衡的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、控制參數(shù)確定及設(shè)置根據(jù)實際控制需要，確定主電機(jī)驅(qū)動速度變化量控制范 圍[vsl，vs2]、主電機(jī)的理想驅(qū)動速度V和電機(jī)工作電流的變化量控制范圍[Isl，Is2]，并通過 參數(shù)設(shè)置單元(5)對模糊控制器(2)的上述控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；步驟二、通過模糊控制器(2)將主電機(jī)的驅(qū)動速度控制在[vsl，vs2]內(nèi)且將三臺跟蹤電 機(jī)的工作電流均控制在[Isl，Is2]內(nèi)，達(dá)到對四臺驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動功率進(jìn)行平衡的目的，其 功率平衡過程如下·201、信號檢測所述電流檢測單元一和所述主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元分別對所述主 電機(jī)的實時工作電流I1和實時驅(qū)動速度V1進(jìn)行檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至模糊控制 器(2)，同時所述電流檢測單元二、電流檢測單元三和電流檢測單元四分別對驅(qū)動電機(jī)二 (1-2)、驅(qū)動電機(jī)三(1-3)和驅(qū)動電機(jī)四(1-4)三臺跟蹤電機(jī)的實時工作電流12、13和I4進(jìn) 行檢測并將檢測結(jié)果同步傳送至模糊控制器(2)；·202、模糊推理模糊控制器(2)根據(jù)步驟201中實時所檢測的檢測結(jié)果并結(jié)合步驟一 中所設(shè)置的控制參數(shù)[vsl，vs2]、v和[Isl，IJ，且經(jīng)過內(nèi)部模糊推理同步對所述主電機(jī)和三 臺跟蹤電機(jī)此時的工作狀態(tài)分別進(jìn)行判斷并相應(yīng)得出各自的推理結(jié)果；其中，模糊控制器(2)對所述主電機(jī)的模糊推理過程如下(a)計算所述主電機(jī)的實時速度變化量Δν= V1-V ；(b)將Δν與vsl和vs2進(jìn)行大小比較當(dāng)vsl< Δν< \2時，說明所述主電機(jī)的實時驅(qū)動速度V1處于速度控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器(2)得出不需對所述主電機(jī)的驅(qū)動速度進(jìn) 行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Δν < Vsl時，說明所述主電機(jī)的實時驅(qū)動速度V1偏離速度控制 范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器(2)得出應(yīng)增大所述主電機(jī)驅(qū)動速度的推理結(jié) 果；當(dāng)Δν > Vs2時，說明所述主電機(jī)的實時驅(qū)動速度V1偏離速度控制范圍且處在正向偏離 狀態(tài)，此時模糊控制器(2)得出應(yīng)減小所述主電機(jī)驅(qū)動速度的推理結(jié)果；而模糊控制器(2)對三個所述跟蹤電機(jī)的模糊推理過程均相同，且對于其中任一臺跟 蹤電機(jī)即被推理跟蹤電機(jī)來說，其模糊推理過程如下(P)計算所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化量Iil = Ii-I1，其中i = 2，3或4 ； (q)將Iil與Isl和Is2進(jìn)行大小比較當(dāng)Isl < Iil < Is2時，說明所述被推理跟蹤電機(jī) 的實時工作電流Ii處于工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器(2)得出不需對所述被推理 跟蹤電機(jī)的工作電流進(jìn)行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Iil < Isl時，說明所述推理跟蹤電機(jī)的 實時工作電流Ii偏離工作電流控制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器(2)得出應(yīng) 增大所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；當(dāng)Iil > Is2時，說明所述被推理跟蹤電機(jī) 的實時工作電流Ii偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器(2)得出應(yīng)減 小所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；203、形成控制規(guī)劃表模糊控制器(2)將步驟202中推理得出分別與四臺驅(qū)動電機(jī)對 應(yīng)的推理結(jié)果進(jìn)行匯總，并形成控制規(guī)劃表；204、控制輸出模糊控制器(2)根據(jù)所述控制規(guī)劃表，相應(yīng)分別向四臺驅(qū)動電機(jī)輸出 一個控制指令，控制四臺驅(qū)動電機(jī)對各自的驅(qū)動速度或工作電流參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；之后， 返回至步驟201 ；在帶式輸送機(jī)的整個運(yùn)行過程中，不斷重復(fù)步驟201-204，即可實現(xiàn)四臺驅(qū)動電機(jī)的驅(qū) 動功率平衡過程。
6.按照權(quán)利要求5所述的功率平衡方法，其特征在于步驟(ρ)中計算出所述被推理 跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化量Iil后，模糊控制器(2)還需對計算得出的Iil進(jìn)行微分后 求得所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流變化率△ Iil ；此時，模糊控制器(2)根據(jù)步驟201 中所檢測出的所述被推理跟蹤電機(jī)的實時工作電流Ii和當(dāng)前所計算出的所述被推理跟蹤 電機(jī)的實時工作電流變化率△ Iil,即可估算得出所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流 變化量Iil'，其中i = 2，3或4;之后，模糊控制器⑵將計算得出的工作電流變化量Iil’和與Isl和Is2進(jìn)行大小比較 當(dāng)Isl < Iil' < Is2時，說明估算得出的所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流V處于 工作電流控制范圍內(nèi)，此時模糊控制器(2)得出不需對所述被推理跟蹤電機(jī)的工作電流進(jìn) 行增減調(diào)整的推理結(jié)果；當(dāng)Iil' < Isl時，說明估算得出的所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的 工作電流Ii'偏離工作電流控制范圍且處在負(fù)向偏離狀態(tài)，此時模糊控制器(2)得出應(yīng)增 大所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；當(dāng)Iil' > Is2時，說明估算得出的所述被推理 跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流Ii'偏離速度控制范圍且處在正向偏離狀態(tài)，此時模糊控制 器(2)得出應(yīng)減小所述被推理跟蹤電機(jī)工作電流的推理結(jié)果；隨后，模糊控制器(2)根據(jù)上述對所述被推理跟蹤電機(jī)下一時刻的工作電流變化量 Iil'的推理結(jié)果，相應(yīng)向所述被推理跟蹤電機(jī)輸出一個控制指令，提前對所述被推理跟蹤電 機(jī)的工作電流參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)地控制調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶式輸送機(jī)四機(jī)驅(qū)動功率平衡系統(tǒng)及功率平衡方法，其系統(tǒng)包括電機(jī)工作電流檢測單元、主電機(jī)驅(qū)動速度檢測單元、參數(shù)設(shè)置單元和模糊控制器，四臺驅(qū)動電機(jī)包括一臺主電機(jī)和三臺跟蹤電機(jī)；其功率平衡方法包括步驟一、控制參數(shù)確定及設(shè)置；二、通過模糊控制器將主電機(jī)的驅(qū)動速度控制在[vs1，vs2]內(nèi)且以主電機(jī)的實時電流參數(shù)為依據(jù)將三臺跟蹤電機(jī)的工作電流均控制在[Is1，Is2]內(nèi)，實現(xiàn)四臺驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動功率平衡。本發(fā)明設(shè)計合理、體積小、成本低、使用操作簡便且控制精度高、功率平衡效果好，能有效解決現(xiàn)有多機(jī)功率平衡系統(tǒng)及其平衡方法存在的體積大、不適宜在煤礦井下使用、控制精度不高等多種缺陷和不足。
文檔編號H02P5/46GK101826830SQ20101013470
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者曹保新, 李祖洲, 李耀輝, 田方, 程永軍 申請人:陜西蒲白三通有限公司