采煤機牽引部雙電機驅動協(xié)調控制研究.pdf

1、隨著采煤機裝機功率和開采能力的提升，牽引部控制系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣及其機械系統(tǒng)動態(tài)性能表現(xiàn)成為影響采煤機工作穩(wěn)定性的重要因素。目前采煤機牽引部雙電機控制方式多采用為主從控制，而由于主從控制同步精度差，存在滯后，導致銷輪銷軌嚙合偏載的情況時有發(fā)生，而業(yè)內學者對該方面的研究較少，且集中在靜態(tài)嚙合力學特性和輪齒齒廓研究等方面，如行走輪和銷軌齒廓對嚙合應力大小的影響、行走輪齒的接觸和彎曲強度、行走機構運動仿真等等，幾乎沒有將驅動端電機的控制因素考

2、慮進來，也沒有研究前、后銷輪銷軌的機械耦合關系。本文從動力學角度對采煤機牽引部雙電機協(xié)調驅動系統(tǒng)的動態(tài)特性進行了研究，為了分析采煤機牽引系統(tǒng)在截煤過程中的動態(tài)響應，建立了牽引部雙電機驅動控制模型和前后牽引機械系統(tǒng)的虛擬樣機模型，進而建立了采煤機雙電機牽引系統(tǒng)機—電耦合模型，實現(xiàn)了復雜強耦合機電系統(tǒng)的聯(lián)合仿真。
　　本研究主要內容包括：⑴對所研究的MG300/700-WD型電牽引采煤機進行了牽引傳動系統(tǒng)參數(shù)的選取和匹配，并對齒輪強度

3、進行了校核；針對行走機構非共軛曲面相互嚙合導致齒銷磨損十分嚴重的問題，匹配設計了漸開線牽引齒輪與齒條形銷軌。⑵根據(jù)匹配設計的機構幾何參數(shù)建立三維實體模型從而建立整機Adams動力學模型，對牽引部傳動系統(tǒng)進行了運動學和動力學仿真分析，通過仿真得到了傳動系統(tǒng)各級齒輪和銷輪銷軌間的運動和動態(tài)嚙合力響應。⑶建立了采煤機牽引電機在三相靜止坐標下的動態(tài)數(shù)學模型，并利用坐標變換結合矢量控制變換，基于Simulink軟件搭建了電機的矢量調速模型，結合單

4、電機矢量調速模型，建立了雙電機協(xié)調控制模型，仿真分析了傳統(tǒng)采煤機主從控制的電機響應特性，并在主從控制的基礎上提出了改進的同步控制方法。⑷基于雙電機控制模型和牽引部虛擬樣機模型建立了牽引部機電耦合模型，仿真分析了傳統(tǒng)采煤機在正常牽引工況下的系統(tǒng)響應特性，仿真結果表明傳統(tǒng)采煤機較多采用的主從控制控制效果差，易導致電機偏載運行，穩(wěn)定運行時偏載率也達到11.7％，調速過程中偏載率高達61.5%；在此基礎上，本文提出了兩種同步精度更高的協(xié)調控制方