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深部煤炭流态化开采无绳提升系统及其协同驱动控制策略
1
作者
刘帅
鲍久圣
+4 位作者
戴金昊
阴妍
赵亮
王忠宾
葛世荣
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第S1期422-434,共13页
面向超2000 m以深的深部煤炭流态化开采科学前沿,针对传统钢丝绳提升技术在提升高度、负载及可靠性等方面存在的技术瓶颈,创新提出了一种基于直线电机与齿轮齿条复合驱动的超深井无绳提升系统,并重点对其异类多电机协同驱动控制策略进...
面向超2000 m以深的深部煤炭流态化开采科学前沿,针对传统钢丝绳提升技术在提升高度、负载及可靠性等方面存在的技术瓶颈,创新提出了一种基于直线电机与齿轮齿条复合驱动的超深井无绳提升系统,并重点对其异类多电机协同驱动控制策略进行了仿真与试验研究。首先,针对深部煤炭流态化开采系统辅助提升的运输对象及工况特点,提出直线电机与齿轮齿条复合提升的方案,并对其驱动设备及系统进行选型设计;其次,选定齿轮驱动永磁同步电机(PMSM)与直线驱动永磁同步电机(PMLSM)2种电机的矢量控制策略,分别通过对2种电机进行数学建模,并在MATLAB/Simulink中进行仿真模型搭建,从而对电机进行矢量闭环控制来研究电机的动态响应特性;接着,为了提高无绳提升系统异类多电机间的同步性能,开展了多电机同步与协同控制策略的研究与分析,采用了模糊PI优化参数方法对传统的耦合控制方式进行优化;同时,对异类电机的协同控制提出了“恒扭矩(F)-速度(ω)”的控制策略,并基于AMESim进行了动力学的仿真分析;最后,搭建无绳提升系统原理样机,通过试验验证了所提出的“F-ω”控制策略的可行性与合理性。研究结果表明:采用模糊PI环形耦合控制算法可以优化电机响应特性,提高多电机之间的跟随性能、同步性能;采用异类电机“F-ω”协同控制策略,负载提升容器的变化与驱动齿轮电机加速度变化呈正相关关系,且更易实现控制。
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关键词
超深井
MATLAB/SIMULINK
无绳提升系统
动力学仿真
驱动控制策略
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职称材料
深部煤炭流态化开采装备自主行走机构多缸推进同步控制
被引量：
2
2
作者
鲍久圣
李玥锋
+4 位作者
周恒
阴妍
赵少迪
王忠宾
葛世荣
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期264-278,共15页
我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了...
我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了研究。首先,基于流态化开采工艺原理及装备组成,设计了一种增阻迈步式自主行走机构,可实现采掘、转化和输出等多舱体的分段式自主行走;其次,针对液压推进系统的多缸同步控制要求,分析对比了主从控制、相邻交叉耦合控制、偏差耦合控制、均值耦合控制4种控制策略以及比例、积分、微分控制(PID)算法、自抗扰控制器(ADRC)的优缺点,分别开展了在均匀负载、突变负载、时变负载3种工况下的控制性能仿真试验;再次,采用雷达图测评法对不同控制策略下的同步控制性能进行综合评价,最终选定基于ADRC的均值耦合控制方法为最佳同步控制策略;最后,研制自主行走机构试验台并开展了多液压缸同步控制试验,试验结果表明:当采用基于ADRC的均值耦合同步控制策略时,4个液压缸在不同工况下的最大同步误差均能保持在±5 mm以内,且具有优异的鲁棒性,可满足流态化开采装备自主行走机构的多缸同步推进要求。
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关键词
深部开采
液压推进系统
均值耦合控制
多缸同步
自抗扰控制器(ADRC)
自主行走机构
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职称材料
题名
深部煤炭流态化开采无绳提升系统及其协同驱动控制策略
1
作者
刘帅
鲍久圣
戴金昊
阴妍
赵亮
王忠宾
葛世荣
机构
中国矿业大学
机电工程学院
中国矿业大学深地资源流态化开采前沿科学研究中心
中国矿业大学
(北京)机械与电气工程学院
出处
《煤炭科学技术》
北大核心
2025年第S1期422-434,共13页
基金
中国矿业大学“双一流”学科拓新平台建设专项资助项目(2019XKPT03)
江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。
文摘
面向超2000 m以深的深部煤炭流态化开采科学前沿,针对传统钢丝绳提升技术在提升高度、负载及可靠性等方面存在的技术瓶颈,创新提出了一种基于直线电机与齿轮齿条复合驱动的超深井无绳提升系统,并重点对其异类多电机协同驱动控制策略进行了仿真与试验研究。首先,针对深部煤炭流态化开采系统辅助提升的运输对象及工况特点,提出直线电机与齿轮齿条复合提升的方案,并对其驱动设备及系统进行选型设计;其次,选定齿轮驱动永磁同步电机(PMSM)与直线驱动永磁同步电机(PMLSM)2种电机的矢量控制策略,分别通过对2种电机进行数学建模,并在MATLAB/Simulink中进行仿真模型搭建,从而对电机进行矢量闭环控制来研究电机的动态响应特性;接着,为了提高无绳提升系统异类多电机间的同步性能,开展了多电机同步与协同控制策略的研究与分析,采用了模糊PI优化参数方法对传统的耦合控制方式进行优化;同时,对异类电机的协同控制提出了“恒扭矩(F)-速度(ω)”的控制策略,并基于AMESim进行了动力学的仿真分析;最后,搭建无绳提升系统原理样机,通过试验验证了所提出的“F-ω”控制策略的可行性与合理性。研究结果表明:采用模糊PI环形耦合控制算法可以优化电机响应特性,提高多电机之间的跟随性能、同步性能;采用异类电机“F-ω”协同控制策略,负载提升容器的变化与驱动齿轮电机加速度变化呈正相关关系,且更易实现控制。
关键词
超深井
MATLAB/SIMULINK
无绳提升系统
动力学仿真
驱动控制策略
Keywords
ultra deep wells
MATLAB/Simulink
ropeless lifting system
dynamics simulation
drive control strategy
分类号
TD525 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
深部煤炭流态化开采装备自主行走机构多缸推进同步控制
被引量：
2
2
作者
鲍久圣
李玥锋
周恒
阴妍
赵少迪
王忠宾
葛世荣
机构
中国矿业大学
机电工程学院
中国矿业大学深地资源流态化开采前沿科学研究中心
中国矿业大学
(北京)机械与电气工程学院
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期264-278,共15页
基金
中国矿业大学“双一流”学科拓新平台建设专项资助项目(2019XKPT03)
江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。
文摘
我国浅部煤炭正逐渐开采殆尽,向地球深部开发资源已成为必然趋势和国家需求。针对2000 m以深的深部煤炭开采难题,设计了一种适用于深部煤炭流态化开采装备的自主行走机构,并重点对自主行走机构中液压推进系统的多缸同步控制难题进行了研究。首先,基于流态化开采工艺原理及装备组成,设计了一种增阻迈步式自主行走机构,可实现采掘、转化和输出等多舱体的分段式自主行走;其次,针对液压推进系统的多缸同步控制要求,分析对比了主从控制、相邻交叉耦合控制、偏差耦合控制、均值耦合控制4种控制策略以及比例、积分、微分控制(PID)算法、自抗扰控制器(ADRC)的优缺点,分别开展了在均匀负载、突变负载、时变负载3种工况下的控制性能仿真试验;再次,采用雷达图测评法对不同控制策略下的同步控制性能进行综合评价,最终选定基于ADRC的均值耦合控制方法为最佳同步控制策略;最后,研制自主行走机构试验台并开展了多液压缸同步控制试验,试验结果表明:当采用基于ADRC的均值耦合同步控制策略时,4个液压缸在不同工况下的最大同步误差均能保持在±5 mm以内,且具有优异的鲁棒性,可满足流态化开采装备自主行走机构的多缸同步推进要求。
关键词
深部开采
液压推进系统
均值耦合控制
多缸同步
自抗扰控制器(ADRC)
自主行走机构
Keywords
deep mining
hydraulic propulsion system
mean coupling control
multi-cylinder synchronous
active disturbance rejection control
autonomous walking
分类号
TD42 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
深部煤炭流态化开采无绳提升系统及其协同驱动控制策略
刘帅
鲍久圣
戴金昊
阴妍
赵亮
王忠宾
葛世荣
《煤炭科学技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
深部煤炭流态化开采装备自主行走机构多缸推进同步控制
鲍久圣
李玥锋
周恒
阴妍
赵少迪
王忠宾
葛世荣
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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