權(quán)利要求書(shū)： 1.一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)，包括刮板機(jī)機(jī)頭鏈輪一、機(jī)頭鏈輪二、機(jī)尾鏈輪一和機(jī)尾鏈輪二，機(jī)頭鏈輪一和機(jī)尾鏈輪一同時(shí)連接一根刮板鏈，機(jī)頭鏈輪二和機(jī)尾鏈輪二同時(shí)連接另一根刮板鏈，其特征在于，機(jī)頭鏈輪一和機(jī)頭鏈輪二同軸相連在同一個(gè)刮板機(jī)機(jī)頭上，機(jī)尾鏈輪一的輪軸一和機(jī)尾鏈輪二的輪軸二分開(kāi)設(shè)置，刮板機(jī)的底座上平行設(shè)有兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸，且伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一和伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二的缸座均固定在刮板機(jī)底座上，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一的缸桿端與機(jī)尾鏈輪一相連，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二的缸桿端與機(jī)尾鏈輪二相連；

在刮板鏈的部分鏈節(jié)上安裝有刮板鏈應(yīng)變片，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一內(nèi)設(shè)有位移傳感器一，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二內(nèi)設(shè)有位移傳感器二，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一與機(jī)尾鏈輪一相連位置設(shè)有拉壓力傳感器一，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二與機(jī)尾鏈輪二相連位置設(shè)有拉壓力傳感器二；

刮板鏈應(yīng)變片將張力信號(hào)、位移傳感器一和位移傳感器二將兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的位移信號(hào)、拉壓力傳感器一和拉壓力傳感器二將兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的拉壓力信號(hào)分別傳輸至鏈條張力平衡控制模塊，鏈張力平衡控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)程序計(jì)算并輸出控制電流至控制伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一動(dòng)作的伺服閥一以及控制伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二的伺服閥二；

其中，機(jī)頭鏈輪一和機(jī)頭鏈輪二的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)頭永磁同步電機(jī)，機(jī)尾鏈輪一的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)尾永磁同步電機(jī)一，機(jī)尾鏈輪二的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)尾永磁同步電機(jī)二；所述機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)頭電機(jī)編碼器，機(jī)尾永磁同步電機(jī)一的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)尾電機(jī)編碼器一，機(jī)尾永磁同步電機(jī)二的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)尾電機(jī)編碼器二；機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)頭鏈輪一、機(jī)頭鏈輪二的連接軸相連處安裝有機(jī)頭扭矩傳感器，機(jī)尾永磁同步電機(jī)一的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)尾鏈輪一連接軸相連處安裝有機(jī)尾扭矩傳感器一，機(jī)尾永磁同步電機(jī)二的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)尾鏈輪二連接軸相連處安裝有機(jī)尾扭矩傳感器二；機(jī)頭電機(jī)編碼器、機(jī)尾電機(jī)編碼器一、機(jī)尾電機(jī)編碼器二、機(jī)頭扭矩傳感器、機(jī)尾扭矩傳感器一、機(jī)尾扭矩傳感器二分別將機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、扭矩信號(hào)，和兩個(gè)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、扭矩信號(hào)輸送至永磁同步電機(jī)控制模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，鏈張力平衡控制模塊包括實(shí)時(shí)控制器I、模擬量輸出D/A板I、模擬量采集A/D板和調(diào)理模塊I，實(shí)時(shí)控制器I中包括鏈張力分布觀測(cè)器、鏈張力平衡自適應(yīng)控制器以及液壓缸位置跟蹤控制器，鏈張力信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊I處理后傳輸至鏈張力分布觀測(cè)器，鏈張力分布觀測(cè)器處理后的數(shù)據(jù)傳輸至鏈張力平衡自適應(yīng)控制器，鏈張力平衡自適應(yīng)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序計(jì)算各鏈輪需要調(diào)節(jié)的距離，并將該距離信號(hào)傳輸至液壓缸位置跟蹤控制器，液壓缸位置跟蹤控制器根據(jù)上述距離信號(hào)、兩個(gè)位移傳感器的位移信號(hào)、兩個(gè)拉壓力傳感器的拉壓力信號(hào)計(jì)算出控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)伺服閥控制電流并傳輸至兩個(gè)伺服閥。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，所述鏈張力信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸方式輸送至實(shí)時(shí)控制器I。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，刮板機(jī)底座上平行固定有兩個(gè)導(dǎo)軌，機(jī)尾鏈輪一與導(dǎo)軌一位于同一垂直面，且機(jī)尾鏈輪一可沿導(dǎo)軌一前后移動(dòng)，機(jī)尾鏈輪二與導(dǎo)軌二位于同一垂直面，且機(jī)尾鏈輪二可沿導(dǎo)軌二前后移動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)，其特征在于，永磁同步電機(jī)控制模塊包括實(shí)時(shí)控制器II、編碼信號(hào)采集板、模擬量輸出D/A板II和調(diào)理模塊II，編碼信號(hào)采集板分別將各電機(jī)編碼器采集的各電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器II；實(shí)時(shí)控制器II包括電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器和同步控制器，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器控制各電機(jī)按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速信號(hào)運(yùn)行，同步控制器控制機(jī)尾兩電機(jī)轉(zhuǎn)速保持一致，永磁同步電機(jī)各控制信號(hào)通過(guò)模擬量輸出D/A板II輸出，并經(jīng)調(diào)理模塊II處理后發(fā)送至各永磁同步電機(jī)。

6.一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，設(shè)定機(jī)頭永磁同步電機(jī)的參考速度信號(hào)，機(jī)頭永磁同步電機(jī)編碼器采集機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并同步發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器II，實(shí)時(shí)控制器II中的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器結(jié)合機(jī)頭扭矩傳感器中的扭矩信號(hào)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電信號(hào)，電信號(hào)發(fā)送至變頻控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭永磁同步電機(jī)的速度控制；

第二步，設(shè)定兩個(gè)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的參考速度信號(hào)，機(jī)尾永磁同步電機(jī)編碼器一和機(jī)尾永磁同步電機(jī)編碼器二分別采集機(jī)尾永磁同步電機(jī)一和機(jī)尾永磁同步電機(jī)二的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并同步發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器II，實(shí)時(shí)控制器II中的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器和電機(jī)同步控制器結(jié)合機(jī)尾扭矩傳感器一、機(jī)尾扭矩傳感器二計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電信號(hào)，電信號(hào)發(fā)送至變頻控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的速度控制及同步控制；

第三步，刮板鏈張力無(wú)線采集系統(tǒng)將通過(guò)刮板鏈應(yīng)變片采集到的鏈張力信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊I處理后傳輸至信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器，對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸過(guò)程中的信號(hào)延時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；

第四步，經(jīng)過(guò)延時(shí)補(bǔ)償后的鏈張力信號(hào)傳輸至鏈張力分布觀測(cè)器，鏈張力分布觀測(cè)器通過(guò)對(duì)各鏈輪位置處的刮板鏈張力信號(hào)分析得到整條刮板鏈的實(shí)時(shí)張力分布情況；

第五步，依次經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器和鏈張力分布觀測(cè)器處理后的兩條刮板鏈張力信號(hào)進(jìn)入鏈張力平衡自適應(yīng)控制器，鏈張力平衡自適應(yīng)控制器利用兩根鏈條刮板鏈張力差計(jì)算出鏈輪需要調(diào)節(jié)的距離；

第六步，上述距離信號(hào)傳輸至液壓缸位置跟蹤控制器，同時(shí)結(jié)合伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)位移傳感器的位移信號(hào)、兩個(gè)拉壓力傳感器的拉壓力信號(hào)計(jì)算出控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)伺服閥控制電流并傳輸至兩個(gè)伺服閥，分別控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的不同驅(qū)動(dòng)力的大小。

說(shuō)明書(shū)： 一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及井下物料運(yùn)輸領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

礦用刮板輸送機(jī)是綜合機(jī)械化采煤工作面的關(guān)鍵裝備之一，其能否可靠、穩(wěn)定、高效運(yùn)行直接影響到現(xiàn)代化煤礦的安全及生產(chǎn)能力。礦用刮板輸送機(jī)運(yùn)行工況惡劣、負(fù)載變化大、隨機(jī)振動(dòng)與沖擊現(xiàn)象明顯，刮板鏈?zhǔn)亲钪苯映惺苈涿贺?fù)載的部件，因此，兩根刮板鏈動(dòng)張力具有時(shí)變特性、瞬時(shí)張力大且難以控制的特點(diǎn)，易導(dǎo)致刮板鏈在驅(qū)動(dòng)鏈輪分離點(diǎn)處產(chǎn)生松弛乃至堆積而發(fā)生掉鏈、卡鏈及斷鏈等事故。目前實(shí)際應(yīng)用中的刮板輸送機(jī)鏈張力調(diào)節(jié)方式主要為停機(jī)被動(dòng)調(diào)節(jié)的方法，不具備實(shí)時(shí)調(diào)控性能，不利于在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)刮板鏈張力進(jìn)行調(diào)節(jié)與維護(hù)；且現(xiàn)有刮板鏈張力調(diào)節(jié)是對(duì)雙鏈的張緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，無(wú)法對(duì)兩跟刮板鏈張力分別進(jìn)行控制，因此不能調(diào)節(jié)兩根刮板鏈張力差異。

且現(xiàn)有刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常使用軟啟動(dòng)裝置，例如液力偶合器、可控驅(qū)動(dòng)裝置、變頻調(diào)速裝置，但是由于這種軟啟動(dòng)裝置功率損失大、維護(hù)困難、存在諧波污染，且減速器在使用過(guò)程會(huì)出現(xiàn)漏油、斷軸、齒損等故障。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)及方法，有效解決刮板機(jī)工作過(guò)程中兩根刮板鏈張力不平衡的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整條刮板鏈張力分布情況，提供工作效率。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)，包括刮板機(jī)機(jī)頭鏈輪一、機(jī)頭鏈輪二、機(jī)尾鏈輪一和機(jī)尾鏈輪二，機(jī)頭鏈輪一和機(jī)尾鏈輪一同時(shí)連接一根刮板鏈，機(jī)頭鏈輪二和機(jī)尾鏈輪二同時(shí)連接另一根刮板鏈，機(jī)頭鏈輪一和機(jī)頭鏈輪二同軸相連在同一個(gè)刮板機(jī)機(jī)頭上，機(jī)尾鏈輪一的輪軸一和機(jī)尾鏈輪二的輪軸二分開(kāi)設(shè)置，刮板機(jī)的底座上平行設(shè)有兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸，且伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一和伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二的缸座均固定在刮板機(jī)底座上，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一的缸桿端與機(jī)尾鏈輪一相連，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二的缸桿端與機(jī)尾鏈輪二相連；

與各鏈輪嚙合部位的鏈條上安裝有刮板鏈應(yīng)變片，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一內(nèi)設(shè)有位移傳感器一，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二內(nèi)設(shè)有位移傳感器二，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一與機(jī)尾鏈輪一相連位置設(shè)有拉壓力傳感器一，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二與機(jī)尾鏈輪二相連位置設(shè)有拉壓力傳感器二；

刮板鏈應(yīng)變片將張力信號(hào)、位移傳感器一和位移傳感器二將兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的位移信號(hào)、拉壓力傳感器一和拉壓力傳感器二將兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的拉壓力信號(hào)分別傳輸至鏈條張力平衡控制模塊，鏈張力平衡控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)程序計(jì)算并輸出控制電流至控制伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一動(dòng)作的伺服閥一以及控制伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二的伺服閥二。

進(jìn)一步的，鏈張力平衡控制模塊包括實(shí)時(shí)控制器、模擬量輸出D/A板、模擬量采集A/D板和調(diào)理模塊，實(shí)時(shí)控制器中包括鏈張力分布觀測(cè)器、鏈張力平衡自適應(yīng)控制器以及液壓缸位置跟蹤控制器，鏈張力信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊處理后傳輸至鏈張力分布觀測(cè)器，鏈張力分布觀測(cè)器處理后的數(shù)據(jù)傳輸至鏈張力平衡自適應(yīng)控制器，鏈張力平衡自適應(yīng)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序計(jì)算各鏈輪需要調(diào)節(jié)的距離，并將該距離信息傳輸至液壓缸位置跟蹤控制器，液壓缸位置跟蹤控制器根據(jù)上述距離信息、兩個(gè)位移傳感器的位移信號(hào)、兩個(gè)拉壓力傳感器的拉壓力信號(hào)計(jì)算出控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)伺服閥控制電流并傳輸至兩個(gè)伺服閥。

進(jìn)一步的，所述鏈張力信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸方式輸送至實(shí)時(shí)控制器。具體的，刮板鏈應(yīng)變片安裝位置處設(shè)有無(wú)線信號(hào)發(fā)射裝置，鏈張力平衡控制模塊還包括無(wú)線信號(hào)采集系統(tǒng)，無(wú)線信號(hào)采集系統(tǒng)中的無(wú)線信號(hào)接收裝置接收來(lái)自無(wú)線信號(hào)發(fā)射裝置的刮板鏈張力信號(hào)；實(shí)時(shí)控制器還包括信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器，采集到的兩條鏈張力信號(hào)依次經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器和鏈張力分布觀測(cè)器處理后進(jìn)入鏈張力平衡自適應(yīng)控制器。

進(jìn)一步的，刮板機(jī)底座上平行固定有兩個(gè)導(dǎo)軌，機(jī)尾鏈輪一與導(dǎo)軌一位于同一垂直面，且機(jī)尾鏈輪一可沿導(dǎo)軌一前后移動(dòng)，機(jī)尾鏈輪二與導(dǎo)軌二位于同一垂直面，且機(jī)尾鏈輪二可沿導(dǎo)軌二前后移動(dòng)。

進(jìn)一步的，機(jī)頭鏈輪一和機(jī)頭鏈輪二的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)頭永磁同步電機(jī)，機(jī)尾鏈輪一的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)尾永磁同步電機(jī)一，機(jī)尾鏈輪二的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)尾永磁同步電機(jī)二。

進(jìn)一步的，所述機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)頭電機(jī)編碼器，機(jī)尾永磁同步電機(jī)一的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)尾電機(jī)編碼器一，機(jī)尾永磁同步電機(jī)二的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)尾電機(jī)編碼器二；機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)頭鏈輪一、機(jī)頭鏈輪二的連接軸相連處安裝有機(jī)頭扭矩傳感器，機(jī)尾永磁同步電機(jī)一的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)尾鏈輪一連接軸相連處安裝有機(jī)尾扭矩傳感器一，機(jī)尾永磁同步電機(jī)二的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)尾鏈輪二連接軸相連處安裝有機(jī)尾扭矩傳感器二；機(jī)頭電機(jī)編碼器、機(jī)尾電機(jī)編碼器一、機(jī)尾電機(jī)編碼器二、機(jī)頭扭矩傳感器、機(jī)尾扭矩傳感器一、機(jī)尾扭矩傳感器二分別將機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、扭矩信號(hào)，和兩個(gè)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、扭矩信號(hào)輸送至永磁同步電機(jī)控制模塊。

進(jìn)一步的，永磁同步電機(jī)控制模塊包括實(shí)時(shí)控制器、編碼信號(hào)采集板、模擬量輸出D/A板和調(diào)理模塊，編碼信號(hào)采集板分別將各電機(jī)編碼器采集的各電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器；實(shí)時(shí)控制器包括電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器和同步控制器，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器控制各電機(jī)按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速信號(hào)運(yùn)行，同步控制器控制機(jī)尾兩電機(jī)轉(zhuǎn)速保持一致，永磁同步電機(jī)各控制信號(hào)通過(guò)模擬量輸出D/A板輸出，并經(jīng)調(diào)理模塊處理后發(fā)送至各永磁同步電機(jī)。

一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制方法，包括以下步驟：

第一步，設(shè)定機(jī)頭永磁同步電機(jī)的參考速度信號(hào)，機(jī)頭永磁同步電機(jī)編碼器采集機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并同步發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器，實(shí)時(shí)控制器中的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器結(jié)合機(jī)頭扭矩傳感器中的扭矩信號(hào)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電信號(hào)，電信號(hào)發(fā)送至變頻控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭永磁同步電機(jī)的速度控制；

第二步，設(shè)定兩個(gè)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的參考速度信號(hào)，機(jī)尾永磁同步電機(jī)編碼器一和機(jī)尾永磁同步電機(jī)編碼器二分別采集機(jī)尾永磁同步電機(jī)一和機(jī)尾永磁同步電機(jī)二的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并同步發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器，實(shí)時(shí)控制器中的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器和電機(jī)同步控制器結(jié)合機(jī)尾扭矩傳感器一、機(jī)尾扭矩傳感器二計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電信號(hào)，電信號(hào)發(fā)送至變頻控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的速度控制及同步控制；

第三步，刮板鏈張力無(wú)線采集系統(tǒng)將通過(guò)刮板鏈應(yīng)變片采集到的鏈張力信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊處理后傳輸至信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器，對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸過(guò)程中的信號(hào)延時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；

第四步，經(jīng)過(guò)延時(shí)補(bǔ)償后的鏈張力信號(hào)傳輸至鏈張力分布觀測(cè)器，鏈張力分布觀測(cè)器通過(guò)對(duì)各鏈輪位置處的刮板鏈張力信號(hào)分析得到整條刮板鏈的實(shí)時(shí)張力分布情況；

第五步，依次經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器和鏈張力分布觀測(cè)器處理后的兩條刮板鏈張力信號(hào)進(jìn)入鏈張力平衡自適應(yīng)控制器，鏈張力平衡自適應(yīng)控制器利用兩根鏈條刮板鏈張力差計(jì)算出鏈輪需要調(diào)節(jié)的距離；

第六步，上述距離信號(hào)傳輸至液壓缸位置跟蹤控制器，同時(shí)結(jié)合伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)位移傳感器的位移信號(hào)、兩個(gè)拉壓力傳感器的拉壓力信號(hào)計(jì)算出控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)伺服閥控制電流并傳輸至兩個(gè)伺服閥，分別控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的不同驅(qū)動(dòng)力的大小。

本發(fā)明的有益效果如下：

1)、本發(fā)明采用低速大扭矩永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)刮板輸送機(jī)鏈輪進(jìn)行作業(yè)，構(gòu)成永磁直驅(qū)系統(tǒng)，具有高效節(jié)能、無(wú)諧波電流和電磁干擾、適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)勢(shì)，不僅能夠避免常用軟啟動(dòng)裝置存在的不足，而且可省去減速器裝置，減小了礦用刮板輸送機(jī)整體占地空間；

2)、本發(fā)明將鏈張力無(wú)線采集系統(tǒng)、信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器和鏈張力分布觀測(cè)器相結(jié)合，不僅能監(jiān)測(cè)某一鏈節(jié)的受力情況，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整條刮板鏈張力分布情況；

3)、本發(fā)明采用分體式機(jī)尾鏈輪裝置，可以通過(guò)伺服液壓缸對(duì)每根刮板鏈張力進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而控制兩根刮板鏈之間的張力差，實(shí)現(xiàn)鏈張力平衡，解決了當(dāng)前僅能調(diào)節(jié)鏈張緊程度的問(wèn)題；

4)、鏈張力平衡自適應(yīng)控制器包含非線性控制算法，可以補(bǔ)償?shù)V用刮板輸送機(jī)鏈張力控制中存在的參數(shù)不確定性和外部干擾，可以實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的鏈張力平衡精確控制，減小停機(jī)調(diào)整與維護(hù)時(shí)間，大大提高工作效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)原理圖；

圖3是本發(fā)明方法流程圖。

圖中：1、永磁同步電機(jī)控制模塊；2、機(jī)頭鏈輪一；3、刮板；4、機(jī)頭鏈輪二；5、刮板鏈；6、導(dǎo)軌一；7、伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一；8、伺服閥一；9、位移傳感器一；10、拉壓力傳感器一；11、機(jī)尾電機(jī)編碼器一；12、機(jī)尾永磁同步電機(jī)一；13、機(jī)尾扭矩傳感器一；14、機(jī)尾鏈輪一；15、機(jī)尾鏈輪二；16、機(jī)尾扭矩傳感器二；17、機(jī)尾永磁同步電機(jī)二；18、機(jī)尾電機(jī)編碼器二；19、拉壓力傳感器二；20、位移傳感器二；21、伺服閥二；22、伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二；23、導(dǎo)軌二；24、無(wú)線信號(hào)采集系統(tǒng)；25、機(jī)頭電機(jī)編碼器；26、機(jī)頭永磁同步電機(jī)；27、機(jī)頭扭矩傳感器；28、鏈張力平衡控制模塊；29、底座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案作詳細(xì)的闡述。

如圖1至圖3所示，一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制系統(tǒng)，包括機(jī)頭鏈輪一2、機(jī)頭鏈輪二4、機(jī)尾鏈輪一14和機(jī)尾鏈輪二15，機(jī)頭鏈輪一2和機(jī)尾鏈輪一14同時(shí)連接一根刮板鏈5，機(jī)頭鏈輪二4和機(jī)尾鏈輪二15同時(shí)連接另一根刮板鏈5，機(jī)頭鏈輪一2和機(jī)頭鏈輪二4同軸相連在同一個(gè)刮板機(jī)機(jī)頭上，機(jī)尾鏈輪一14的輪軸一和機(jī)尾鏈輪二15的輪軸二分開(kāi)設(shè)置，刮板機(jī)的底座29上平行設(shè)有兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸，且伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一7和伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二22的缸座均固定在刮板機(jī)的底座29上，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一7的缸桿端與機(jī)尾鏈輪一14相連，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二22的缸桿端與機(jī)尾鏈輪二15相連；刮板機(jī)底座29上平行固定有兩個(gè)導(dǎo)軌，機(jī)尾鏈輪一14與導(dǎo)軌一6位于同一垂直面，且機(jī)尾鏈輪一14可沿導(dǎo)軌一6前后移動(dòng)，機(jī)尾鏈輪二15與導(dǎo)軌二23位于同一垂直面，且機(jī)尾鏈輪二15可沿導(dǎo)軌二23前后移動(dòng)。

與各鏈輪嚙合部位的鏈條上安裝有刮板鏈應(yīng)變片，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一7內(nèi)設(shè)有位移傳感器一9，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二22內(nèi)設(shè)有位移傳感器二20，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一7與機(jī)尾鏈輪一14相連位置設(shè)有拉壓力傳感器一10，伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二22與機(jī)尾鏈輪二15相連位置設(shè)有拉壓力傳感器二19；

本系統(tǒng)還包括鏈張力平衡控制模塊28，鏈張力平衡控制模塊28包括實(shí)時(shí)控制器、無(wú)線信號(hào)采集系統(tǒng)、模擬量輸出D/A板、模擬量采集A/D板和調(diào)理模塊，實(shí)時(shí)控制器中包括鏈張力分布觀測(cè)器、鏈張力平衡自適應(yīng)控制器、信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器以及液壓缸位置跟蹤控制器，鏈張力信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊處理后傳輸至鏈張力分布觀測(cè)器，無(wú)線信號(hào)采集系統(tǒng)采集到的兩條鏈張力信號(hào)依次經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器和鏈張力分布觀測(cè)器處理后進(jìn)入鏈張力平衡自適應(yīng)控制器，鏈張力平衡自適應(yīng)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)程序計(jì)算各鏈輪需要調(diào)節(jié)的距離，并將該距離信息傳輸至液壓缸位置跟蹤控制器，液壓缸位置跟蹤控制器根據(jù)上述距離信息、兩個(gè)位移傳感器的位移信號(hào)、兩個(gè)拉壓力傳感器的拉壓力信號(hào)計(jì)算出控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)伺服閥控制電流并傳輸至兩個(gè)伺服閥。

由于鏈張力信號(hào)通過(guò)無(wú)線裝置進(jìn)行發(fā)送與接收，因此信號(hào)存在傳輸延遲，上述的信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器用于降低信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸產(chǎn)生的延遲；鏈張力分布觀測(cè)器通過(guò)采集的特定鏈張力信號(hào)，對(duì)整條刮板鏈的實(shí)時(shí)張力分布進(jìn)行觀測(cè)，從而為鏈張力平衡控制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；鏈張力平衡自適應(yīng)控制器可以利用兩根鏈條刮板鏈張力差計(jì)算出鏈輪需要調(diào)節(jié)的距離；液壓缸位置跟蹤控制器根據(jù)上述距離，并結(jié)合各伺服液壓缸的位移信號(hào)、拉壓力信號(hào)分別計(jì)算調(diào)整兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的伺服閥一8和伺服閥二21的控制電流，從而通過(guò)分別調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸一7和伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸二22來(lái)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)機(jī)尾鏈輪沿著兩個(gè)導(dǎo)軌平移，以實(shí)現(xiàn)鏈條張力平衡的控制調(diào)整。

本實(shí)施例中，機(jī)頭鏈輪一2和機(jī)頭鏈輪二4的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)頭永磁同步電機(jī)26，機(jī)尾鏈輪一14的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)尾永磁同步電機(jī)一12，機(jī)尾鏈輪二15的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為機(jī)尾永磁同步電機(jī)二17。

如圖1和2所示，本系統(tǒng)還包括永磁同步電機(jī)控制模塊1，永磁同步電機(jī)控制模塊1包括實(shí)時(shí)控制器、編碼信號(hào)采集板、模擬量輸出D/A板和調(diào)理模塊，機(jī)頭永磁同步電機(jī)26的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)頭電機(jī)編碼器25，機(jī)尾永磁同步電機(jī)一12的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)尾電機(jī)編碼器一11，機(jī)尾永磁同步電機(jī)二17的轉(zhuǎn)動(dòng)軸外安裝有機(jī)尾電機(jī)編碼器二18；機(jī)頭永磁同步電機(jī)26的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)頭鏈輪一2、機(jī)頭鏈輪二4的連接軸相連處安裝有機(jī)頭扭矩傳感器27，機(jī)尾永磁同步電機(jī)一12的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)尾鏈輪一14連接軸相連處安裝有機(jī)尾扭矩傳感器一13，機(jī)尾永磁同步電機(jī)二17的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與機(jī)尾鏈輪二15連接軸相連處安裝有機(jī)尾扭矩傳感器二16；機(jī)頭電機(jī)編碼器25、機(jī)尾電機(jī)編碼器一11、機(jī)尾電機(jī)編碼器二18、機(jī)頭扭矩傳感器27、機(jī)尾扭矩傳感器一13、機(jī)尾扭矩傳感器二16分別將機(jī)頭永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、扭矩信號(hào)，和兩個(gè)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、扭矩信號(hào)輸送至永磁同步電機(jī)控制模塊1；編碼信號(hào)采集板分別將各電機(jī)編碼器采集的各電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器；實(shí)時(shí)控制器包括電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器和同步控制器，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器控制各電機(jī)按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速信號(hào)運(yùn)行，同步控制器控制機(jī)尾兩電機(jī)轉(zhuǎn)速保持一致，永磁同步電機(jī)各控制信號(hào)通過(guò)模擬量輸出D/A板輸出，并經(jīng)調(diào)理模塊處理后發(fā)送至各永磁同步電機(jī)。

如圖3所示，一種永磁驅(qū)動(dòng)礦用刮板輸送機(jī)鏈張力平衡控制方法，包括以下步驟：

第一步，設(shè)定機(jī)頭永磁同步電機(jī)的參考速度信號(hào)，機(jī)頭永磁同步電機(jī)編碼器25采集機(jī)頭永磁同步電機(jī)26的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并同步發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器，實(shí)時(shí)控制器中的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器結(jié)合機(jī)頭扭矩傳感器27中的扭矩信號(hào)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電信號(hào)，電信號(hào)發(fā)送至變頻控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭永磁同步電機(jī)的速度控制；

第二步，設(shè)定兩個(gè)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的參考速度信號(hào)，機(jī)尾永磁同步電機(jī)編碼器一11和機(jī)尾永磁同步電機(jī)編碼器二18分別采集機(jī)尾永磁同步電機(jī)一12和機(jī)尾永磁同步電機(jī)二17的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并同步發(fā)送至實(shí)時(shí)控制器，實(shí)時(shí)控制器中的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器和電機(jī)同步控制器結(jié)合機(jī)尾扭矩傳感器一13、機(jī)尾扭矩傳感器二16計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速控制電信號(hào)，電信號(hào)發(fā)送至變頻控制器，實(shí)現(xiàn)機(jī)尾永磁同步電機(jī)的速度控制及同步控制；

第三步，刮板鏈張力無(wú)線采集系統(tǒng)24將通過(guò)刮板鏈應(yīng)變片采集到的鏈張力信號(hào)經(jīng)調(diào)理模塊處理后傳輸至信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器，對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸過(guò)程中的信號(hào)延時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；

第四步，經(jīng)過(guò)延時(shí)補(bǔ)償后的鏈張力信號(hào)傳輸至鏈張力分布觀測(cè)器，鏈張力分布觀測(cè)器通過(guò)對(duì)各鏈輪位置處的刮板鏈張力信號(hào)分析得到整條刮板鏈的實(shí)時(shí)張力分布情況；

第五步，依次經(jīng)過(guò)信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器和鏈張力分布觀測(cè)器處理后的兩條刮板鏈張力信號(hào)進(jìn)入鏈張力平衡自適應(yīng)控制器，鏈張力平衡自適應(yīng)控制器利用兩根鏈條刮板鏈張力差計(jì)算出鏈輪需要調(diào)節(jié)的距離；

第六步，上述距離信號(hào)傳輸至液壓缸位置跟蹤控制器，同時(shí)結(jié)合伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)位移傳感器的位移信號(hào)、兩個(gè)拉壓力傳感器的拉壓力信號(hào)計(jì)算出控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的兩個(gè)伺服閥控制電流并傳輸至兩個(gè)伺服閥，分別控制兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)液壓缸的不同驅(qū)動(dòng)力的大小。

第三步中，信號(hào)傳輸延時(shí)補(bǔ)償控制器以刮板鏈張力為輸出的動(dòng)力學(xué)模型如下：



其中，x＝[x1 x2]T，x1為鏈張力信號(hào)，



M(x,t,u)為系統(tǒng)系數(shù)矩陣，則鏈張力延時(shí)補(bǔ)償信號(hào)可表示為：



其中，



為補(bǔ)償后信號(hào)，



為實(shí)際輸出信號(hào)，Δt為無(wú)線采集延遲量，C為待設(shè)計(jì)增益。

第四步中鏈張力分布觀測(cè)器的控制過(guò)程如下：

將鏈傳動(dòng)系統(tǒng)被離散化為n個(gè)離散單元，構(gòu)建鏈傳動(dòng)狀態(tài)空間方程為：





其中，



為2n×1狀態(tài)矩陣，U為輸入矩陣,



為輸出矩陣即觀測(cè)值，



為n階單位矩陣,G為q×n反饋增益矩陣,且q為已知狀態(tài)參量的個(gè)數(shù)，對(duì)應(yīng)于傳感器的個(gè)數(shù)，Y觀測(cè)器的狀態(tài)反饋,可通過(guò)傳感器測(cè)量直接獲得。

第五步中，鏈張力平衡自適應(yīng)控制器的系統(tǒng)非線性控制方程表示為如下形式：



其中，Δ主要包括重載刮板輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中刮板鏈在刮板鏈輪上運(yùn)動(dòng)波動(dòng)、刮板鏈與中部槽之間摩擦造成的干擾；

最終控制輸入可表示為



其中，η，k1和k2為待設(shè)計(jì)系數(shù)，e1和e2為系統(tǒng)偏差，自適應(yīng)參數(shù)可表示如下，γ1和γ2為待設(shè)計(jì)增益系數(shù)