Luận án Nghiên cứu ứng dụng vi xử lý để nâng cao chất lượng điều khiển một số cơ cấu truyền động chính của máy xúc điện trong công nghiệp khai thác mỏ

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI XỬ LÝ ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN MỘT SỐ CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH CỦA MÁY XÚC ĐIỆN TRONG CÔNG NGHIỆP KHAI THÁC MỎ

Ngành:

Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này nghiên cứu về việc nâng cao chất lượng điều khiển cho các cơ cấu truyền động chính của máy xúc điện ЭКГ trong công nghiệp khai thác mỏ tại Việt Nam. Vấn đề cấp thiết được đặt ra do các hệ thống điều khiển truyền động hiện tại trên các máy xúc ЭКГ đời mới do tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam nhập về thường được thay thế bằng hệ thống bộ biến đổi công suất – động cơ, nhưng các vấn đề công nghệ và bản quyền vẫn còn bí mật, cũng như các máy móc, thiết bị đang sử dụng tại các mỏ than còn nhiều hạn chế.

Mục tiêu nghiên cứu bao gồm tìm hiểu truyền động điện máy xúc mỏ lộ thiên, nghiên cứu thuật toán điều khiển và đề xuất cấu trúc hệ thống điều khiển kích từ máy phát trên máy xúc ЭКГ 8H nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống truyền động và điều khiển truyền động máy xúc điện trong công nghiệp khai thác mỏ. Phương pháp nghiên cứu bao gồm tìm hiểu, phân tích thực tế các hệ điều khiển, xây dựng mô hình toán học, ứng dụng phần mềm mô phỏng (Matlab Simulink) để tìm thuật toán cho vi xử lý và chế tạo thử bộ điều khiển trên mô hình thực nghiệm.

Luận án đề xuất giải pháp thay thế hệ thống khuếch đại từ và cuộn dây bằng bộ vi xử lý và IGBT để cải thiện tính đáp ứng nhanh. Điểm mới của luận án là xây dựng mô hình toán học hệ thống truyền động điện máy phát động cơ với bộ điều khiển ứng dụng IGBT, đồng thời ứng dụng bộ điều khiển lai kết hợp điều khiển mờ và PID cho mạch vòng dòng điện phần ứng và mạch vòng dòng kích từ máy phát động cơ. Các kết quả mô phỏng cho thấy bộ điều khiển lai đã cải thiện đáng kể các chỉ tiêu chất lượng như thời gian quá độ và thời gian xác lập nhanh hơn, độ vọt lố và sai số xác lập thấp hơn so với bộ điều khiển PID kinh điển. Mô hình thực nghiệm sử dụng Card Arduino Mega 2560 cũng được phát triển để kiểm chứng các kết quả lý thuyết, khẳng định khả năng nâng cao hiệu suất của máy xúc ЭКГ 8H.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 4. Phương pháp nghiên cứu
  • 5. Ý nghĩa khoa học của luận án
  • 6. Ý nghĩa thực tiễn của luận án
  • 7. Luận điểm bảo vệ và điểm mới của luận án
  • 8. Bố cục của luận án
• Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
  • 1.1. Giới thiệu chung
  • 1.1. Thực trạng sử dụng máy xúc điện ở Việt nam
  • 1.2. Hệ thống điều khiển truyền động của máy xúc
    • 1.3.1. Các cơ cấu cơ bản của một máy xúc điện
    • 1.3.2. Yêu cầu truyền động máy xúc
    • 1.3.3. Các hệ thống truyền động điển hình
    • 1.3.4. Hệ thống điều khiển truyền động máy xúc ЭКГ
  • 1.4. Các nghiên cứu về máy xúc
    • 1.4.1. Các nghiên cứu về máy xúc trên thế giới
    • 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt nam
  • 1.5. Kết luận và định hướng nghiên cứu
    • 1.5.1. Đề xuất cấu trúc hệ thống điều khiển kích từ máy phát
    • 1.5.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển truyền động
• Chương 2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC
  • 2.1. Cấu trúc hệ thống truyền động
  • 2.2. Mô hình toán học máy phát
  • 2.3. Mô hình toán học hệ máy phát động cơ
  • 2.4. Hàm truyền đạt của tải cơ học
  • 2.5. Tổng hợp mô hình toán học truyền động máy phát động cơ
  • 2.6. Cấu trúc hệ điều khiển ba mạch vòng và mô hình bù nhiễu
    • 2.6.1. Mạch điện kích từ
    • 2.6.2. Mạch điện phần ứng
    • 2.6.3. Mạch tốc độ
• Chương 3. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
  • 3.1. Tính toán các thông số của máy xúc ЭКГ 8И
  • 3.2. Mô phỏng hệ thống điều khiển truyền động PID kinh điển
    • 3.2.1. Xây dựng mô hình mô phỏng
    • 3.2.2. Kết quả mô phỏng với bộ điều chỉnh PID
  • 3.3. Thiết kế bộ điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển truyền động điện máy xúc
    • 3.3.1. Đặt vấn đề
    • 3.3.2. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết đề xuất thuật toán điều khiển lai
      • 3.3.2.1. Bộ điều khiển PID
      • 3.3.2.2. Bộ điều khiển mờ
      • 3.3.2.3. Bộ lai (Hybrid) kết hợp giữa Điều khiển mờ và PID
      • 3.3.2.4. Bộ điều khiển lai mờ tự chỉnh tham số PID
      • 3.3.2.5. Bộ điều khiển lai (Hybrid controller) giữa FC và PID
    • 3.3.3. Thiết kế hệ thống điều khiển
  • 3.4. So sánh điều khiển PID kinh điển với lai, điều khiển lai
• Chương 4. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
  • 4.1. Mô hình thực nghiệm
  • 4.2. Thiết kế bộ điều khiển PID số
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
  • 1. Kết luận
  • 2. Kiến nghị