速度控制（精选12篇）
速度控制 篇1
0 引言
随着科学技术的飞速发展, 电梯技术的发展也极为迅速, 尤其是在电梯的速度控制上, 更是投入了先进的变频控制技术, 根据电梯的实际使用情况来调整运行速度, 为人们营造良好的乘梯环境。同时, 电梯变频控制技术能够对电梯运行的各项参数进行采集和分析, 一旦电梯运行异常, 可以及时地发现, 从而保证电梯变频控制的安全性、可靠性、舒适性。
1 电梯变频控制对电梯运行稳定性的影响
电梯是人们日常生活、生产以及工作中必不可少的重要工具, 电梯越来越受到人们的重视, 尤其是在人们生活水平不断提升的情况下, 对电梯运行的安全性、可靠性以及舒适性等也提出了更高的要求[1]。通过对以往电梯运行的调查中发现, 电梯在运行的过程中, 由于速度的不适宜, 经常会给人们带来不舒适感, 甚至会引发电梯安全事故, 让人们对电梯产生抗拒的心理, 不利于电梯行业的发展。而影响电梯运行速度的最关键因素则是电梯的速度变频器, 电梯变频控制器应本着以速度控制的方式进行, 应从硬件和软件等两方面对电梯运行速度进行优化, 这样才能根据电梯的实际使用情况, 对其速度进行控制, 并实现对电梯运行速度的调整, 从而有效的提高电梯运行的舒适度。并且, 在对电梯进行控制的过程中, 能够通过对数据的采集和分析, 了解电梯的运行问题, 并对其采取针对性的处理, 可见, 电梯变频控制器的重要性。
2 速度控制方式的电梯变频控制策略
在进行电梯变频控制的过程中, 应该采取有效的控制策略, 以下主要从硬件方面对电梯运行速度优化模块进行设计;从软件方面对电梯运行速度优化模块进行设计。以下就从这两大模块进行分析。
2. 1 从硬件方面对电梯运行速度优化模块进行设计
在科学技术飞速发展之下, 电梯技术的发展也极为迅速, 再加上人们对电梯使用的要求越来越高, 尤其是从安全性、舒适度等方面提出了更高的要求, 相关研究部门应对电梯的运行速度进行不断的优化, 以此来给人们创造更舒适的电梯运行条件[2]。基于速度控制方式的电梯变频控制, 应从硬件设计的角度对电梯的运行速度进行优化, 具体实施的策略如下。
2. 1. 1 对RS485 通信模块的优化
通信模块作为电梯变频控制的重要组成部分, 其运行的可靠性将直接影响着电梯变频控制的运行效率, 也就影响到电梯运行的安全性、可靠性以及舒适性, 因此, 在硬件上必须注重对通信模块的优化[3]。RS485 通信模块的主芯片主要是采用HVD3082 芯片, 该芯片在使用的过程中, 能够实现差分传送数据的功能。以下是RS485 通信模块的原理图 ( 如图1 所示) 。
根据图1 RS485 通信模块的原理图来看, 其中的TL43 和TL33 主要是控制通信设备两个通信接口的数据收发, TI54 电梯速度优化模块主要向外发送相应信号。而且, 该芯片主要是由内部电源5 V电压对其实施供电, TI64 主要是外设发送给电梯速度优化模块信号的接收引脚, 在对整个RS485 通信模块硬件设备进行优化过程中, 确保内部电源和内部之间的用电隔离, 避免在设备运行过程中出现相互干扰的问题, 从而有效提高通信设备运行的可靠性。
2. 1. 2 对接口模块的优化
电梯变频器在运行的过程中, 需要多种设备进行连接, 而接口模块则是电梯运行速度优化模块不可缺少的重要组成部分, 因此, 对接口模块的优化是必不可少的重要组成部分[4]。对接口模块的优化, 主要完善接口模块, 如, 命令通信接口、DC / DC内部电源模块、JTAG接口、控制通信接口等, 每个接口都有着不同的作用, 例如, 命令通信接口, 主要是用于电梯的速度优化模块和主控制器之间的数据通信接口; DC/DC内部电源模块, 主要是对内部实施供电, 提供内部电源; JTAG接口, 主要是用于连接仿真器; 控制通信接口, 顾名思义是通信接口主要用于电梯速度优化模块和变频器之间的信号输出和输入。
2. 1. 3 光耦隔离模块的优化
基于速度控制方式的电梯变频控制的策略实施, 除了以上几种对硬件设备的优化之外, 还需要对光耦隔离模块进行优化。在以往电梯运行的过程中, 内部电源和外部电源之间会产生一定的干扰情况, 给电梯运行的安全性、可靠性造成极大的影响, 因此, 在基于速度控制方式的电梯变频控制, 应做好光耦隔离模块的优化。通过利用光耦来将内部电源和外部电源进行隔离, 从而有效地避免内部和外部电源相互干扰的问题。一般情况下, 隔离光耦主要分为数据信号、控制信号两组, 具体选择的光耦型号应根据电梯的实际运行情况来定。
2. 2 从软件方面对电梯运行速度优化模块进行设计
除了以上从硬件方面考虑之外, 还要注重电梯运行速度优化模块的软件设计, 而且, 软件可以说是电梯变频控制的灵魂, 只有保证软件系统运行可靠, 才能确保硬件的稳定运行, 可见, 软件设计的重要性[5]。从电梯变频控制系统运行的情况来看, 速度曲线实时控制程序是电梯变频控制软件设计的重要部分, 是与电梯的运行速度有着直接的联系。笔者通过自身多年的工作经验, 对曲线实时控制程序的优化主要应按照理想的速度进行, 由于电梯所使用的场合不同, 以及电梯类型的不同, 使得电梯的运行理想速度也有着一定的差异性。在具体的曲线实时控制程序设计的过程中, 应结合电梯的实际使用情况采取相应的设计措施。例如, 在对某电梯运行速度优化模块的曲线实时控制程序进行优化的过程中, 主要对其采取四张曲线表, 并按照OA段、AB段、BC段、CD段等进行优化。在编程的过程中, 要求按照查表的方式来给出相关的速度实时值。而且, 电梯在额定速度以及非额定速度时, 其查表公式也有所不同, 对电梯运行的整体效果也有着很大的差异性, 结合实际情况对软件进行调整设计, 才能将电梯变频控制系统的最大作用充分地发挥出来。
3 结语
在科学技术飞速发展的过程中, 电梯技术的发展也极为迅速, 尤其是电梯行业的发展非常之快, 并在各个领域中得到了广泛的应用。然而, 在电梯运行的过程中, 其电梯的运行速度将对电梯运行的舒适性、安全性等造成直接的影响, 对此必须加强技术投入。通过本文对基于速度控制方式的电梯变频控制策略分析, 笔者结合自身的工作经验, 主要从硬件上对电梯运行速度优化模块进行设计, 以及从软件上对电梯运行速度优化模块进行设计, 并从这两方面内容展开分析, 希望能够对电梯运行速度进行科学的控制, 实现最佳的运行效果, 促进电梯行业的长远发展。
参考文献
[1]陈伟国, 赵国军, 王文良, 等.VVVF电梯的绝对剩余距离的速度控制研究[J].机电工程技术, 2012 (4) .
[2]唐国兰, 罗荣华, 吴云忠.分布式PLC控制系统在全连续棒材轧机速度控制中的应用[J].机电工程技术, 2011 (8) .
[3]贾建华, 丁国林.电梯曳引功能失效原因分析及预防措施[J].机电信息, 2014 (27) .
[4]朱兴华, 左健民, 汪木兰, 等.基于FPGA的数控系统脉冲式速度控制模块实现技术[J].制造业自动化, 2012 (16) .
[5]胡婵娟, 万宇宾, 赵金, 等.一种新型感应电动机DTCSVM控制稳定性分析及参数优化研究[J].微电机, 2014 (8) .
速度控制 篇2
教学背景：
本课是学生在学习《铁生锈了》以后，观察了解了铁和铁锈的变化、区别，初步探索了铁生锈的原因后，通过实验结果来讨论铁生锈的原因，并进一步探讨铁生锈快慢和哪些因素有关，怎样防止、减缓铁生锈。
本课就是在前面探索研究的基础上，进一步研究如何控制铁生锈的速度。
一、教学内容
教科版《义务教育课程标准实验教科书 科学（六年级 下册）》第38-39页
二、教学目标
（一）科学概念
1.水和空气的共同作用，使铁生锈。
2.在平常生活中，铁生锈的快慢与水的多少关系很大。其他因素，会影响铁生锈的速度。
（二）过程与方法
1.继续学习“假设—检验”得出结论的科学探究方式，自己设计对比实验进行验证。
2.用“科学讨论会”的方法进行合作学习，互相启发，以便更好的得出科学结论。
3.利用老师提供的材料，进行来控制铁生锈的速度，看看哪些情况会加快或者减慢铁生锈的速度。
（三）情感态度价值观
分辨现象与证据的关系，体会证据支持结果的重要性。
三、教学重点
设计方案，并开始实施。
四、教学难点
设计合理的对比实验和逻辑推理证明生锈条件和生锈速度。
五、教学准备
39人，分10组，约4人一组。
每组材料：铁丝 4条，烧杯2个，蒸发皿2个，标签纸，抹布一块
为全班准备：盐水400ml 自来水400ml 碱水400ml 醋400ml
六、教学过程
（一）回顾导入，1．铁生锈了，变成了——铁锈，铁生锈属于什么变化？ 2．你有什么证据证明自己的观点？学生说一说。
3.每年因为铁生锈造成的损失不可估量的，所以我们如何控制铁生锈的速度，就非常重要了。这节课，我们就来设计一个实验，看看哪些因素影响了铁生锈的速度。
（二）科学讨论会
我们进行过好多对比实验，关于对比实验的方法，在五年级讲沉浮与什么因素有关时，五年级下册教材5页做了比较详细的说明：“科学家往往采用控制其他因素不变的方法，来研究某一个因素是否对物体产生作用。”
我们先来看一位同学的实验记录单，这个探究过程，是否合理呢？ 这个实验中要研究的是铁生锈是否与空气有关，那么设计实验时要控制的变量就是空气，其他条件不变。
所以，这组对比实验要控制的唯一变量就是空气，其余条件应该保持一致。现在我们来看这个实验中，设置了三种环境，空盘子（有空气），水盘子（有水，有空气），油盘子（没有水没有空气）。
（本讨论环节主要抓住空盘子，水盘子和菜油盘子三个环境进行讨论）请同学们想想那种环境是多余的呢？
小结：此方案在方法设计上不符合对比实验的规则，所以不妥。
（三）以“铁生锈的快慢”实验进一步验证
1.刚才大家通过研讨教材中一位同学实验记录单知道了对比实验要注意的问题，就是只改变一个因素，要控制其他条件不变，用这样的办法来研究。
2.今天我们也来设计一个对比实验，来看看什么可以情况能影响铁生锈的速度。
3.现在老师给大家提供了这些材料和仪器：
两人一个小组，每组两个烧杯（或者两个蒸发皿）、4段铁丝、一份实验报告单，2张标签纸。
为全班同学提供的液体有：自来水、醋、食盐水、碱面水。需要可以到老师的实验台来取用。注意每个大烧杯里，都放着一个注射器，注射器有刻度可以知道自己小组取了多少毫升的水。
4.请同学们思考一下，想想自己要研究哪些因素会影响铁生锈的速度，自己小组要研究的问题，选取哪些材料来进行实验。
5.下发表格，每个小组开始设计自己小组的实验，并填写实验设计。（引导学生按照表格中的步骤进行实验设计）
6.完成表格填写的小组，开始动手，进行实验。教师巡视，观察指导每个小组的实验情况。
注意各小组到前面取液体时，拿好容器小烧杯或者蒸发皿，排好队，不要着急，不要弄洒了，及时用抹布擦干净。
7．小结：这个实验大家都做好了，同学们一定发现了，和我们原来做的硫酸铜溶液和铁钉铁丝的反应不一样啊。硫酸铜溶液和铁钉的反应速度快，铁钉很快就有了红褐色的铜；小苏打和醋的化学反应很快就产生了气泡。这说明什么呢？(化学反应有快有慢)铁生锈的速度这个实验就比较慢，需要我们长期观察。所以，这节课结束后，我们还要继续观察。为了方便大家来实验室观察，每天早上到校后，学号是1-20号到实验室，来观察记录自己小组的实验情况。下午学号是21-39号观察。
8．后续观察非常重要，下面请大家看看老师做的实验。出示老师的实验过程图片。
（四）课堂小结
这节课你有了哪些新的收获？
七、板书设计 控制铁生锈的速度
对比实验：改变一个因素，控制其他因素不变。
是否需要空气 ：空盘子（有空气），菜油盘子（无空气），水盘子（多余）
速度控制 篇3
摘要：对近年来注塑机注射速度控制方法进行研究，典型的控制方法可以分为传统控制方法、自适应控制方法、智能控制方法。阐述各种方法的研究现状、应用成果及其优缺点。注射速度是整个注射过程中非常关键的控制变量。最后对注射速度控制的发展做展望。
关键词：注塑机；注射过程；注射速度；自适应控制；智能控制
中图分类号：TP23 文献标识码：A
1引言
注塑机具有一次成型外形复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的塑料制品能力，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输等以及人们日常生活的各个领域。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或者品种上都占有重要地位。注塑成型是典型的间歇性重复生产过程。一次循环过程大致可以分为四个阶段：预塑、注射、保压、冷却。为得到准确、一致性高的制品，必须对每个阶段的关键变量行进控制。预塑阶段的关键变量有螺杆转速、螺杆背压、料筒温度、熔化物温度。注射阶段主要关键变量是注射压力和注射速度。保压阶段关键变量是保压压力、保压时间、模腔的压力等。冷却阶段关键变量有冷却时间，模具温度等。Pandeli-dis和Agrawal指出在整个注射过程中注射速度控制非常的关键。准确注射速度控制保证熔体表面流速近似常数，熔体的流动速度决定模腔内的分子的排列取向、内部应力，能消除制品出现欠注、放射纹、接合纹、表面光泽不亮、烧焦、和溢边等缺陷，提高制品质量。注射速度具有非线性、时变、强耦合、等特性，其控制难度大。很多学者对其做了大量的研究，至今注射速度控制仍是注塑机控制的研究热点之一。
2注射速度控制研究现状
2.1传统注射速度控制方法
Hunkar给出了注射速度曲线设置的参考准则。对于注塑速度控制系统的数学模型，Davis在Thayer对典型伺服阀特性研究的基础上提出了一个注射速度的传递函数模型。Wang等人将Davis和Thayer的研究结合在一起，提出了一个4阶动态模型描述伺服阀开度和注射速度之间的关系，但是这一模型仅进行了对空注射的实验验证，而对空注射与实际对模具进行注射是有着相当大的区别。另一方面，Fara发现注射速度对于阀门的响应相当迅速，在其研究中，假设两者之间的关系是线性的。以上这些研究均认为注射速度对于注射阀门开度响应是线性的，而忽略了熔体在喷嘴、浇口和模腔内流动时所造成的非线性和随注射进行而递增的阻力所引起的时变特性。基于Wang的模型，Pandelidis和Agrawal对注射速度的控制进行了一系列的仿真研究，他们提出了在注射速度上使用最优预估控制，用Wang的模型进行了仿真实验，并发现该控制器在与传统的PID控制器比较时显示出更优良的控制性能。在他们的研究工作中，没有进行实际的注射速度控制实验；同时，由于使用固定参数的线性模型，注射速度的非线性特性也再一次被忽略了。Huang et al等人将预测控制应用到注射速度控制中，同时分析了系统的闭环控制的特性，但都是基于注塑成型过程线性的数学模型。Dubay和Han等人提出了在注射速度上使用多模型预测控制（MMPC），能处理注射速度的非线性特性。在实际150吨的注塑机上进行注射速度单步阶跃开环（SCOL）与注射速度多步阶跃开环（MCOL）实验，证明该控制方法的有效性。王喆等人提出了注射速度的非线性预测控制，并对注射过程进行了LPV非线性建模，该方法能够有效的跟踪设定值。
2.2自适应注射速度控制方法
注射速度的非线性、时变、强耦合、大滞后等特性，使传统的控制算法很难满足控制要求。Pande-lidis和Agrawal，Zhang等人提出了注射速度的自适应控制器，结果表明该控制器对设定值有良好的跟踪性能，但Zhang中没有描述该控制方法详细的设计过程和相应的理论分析。在此基础上K.K.Tan提出将自适应结合滑模控制用于注射速度控制。基于注射阶段详细的机理非线性模型，首次采用多项式逼近简化数学模型，避开了系统模型中的高阶分量，得到了比较理想的仿真结果。其仿真结果是建立在线性假设的基础上，其实用价值受到限制。Yang提出在注射速度控制上使用非线性自适应控制。采用反步设计法，在控制器设计中没有考虑注射螺杆加速度信号。仿真结果表明该控制器能够很好的跟踪设定的速度曲线，但算法使用非线性的机理模型需要很多注塑机的基本参数，建模困难。
Yi Yang和Furong Gao提出自校正的自适应控制器用于注射速度控制，极点配置设计自校正控制器，针对不同的注射条件下，都有很好的控制效果，缺点是系统模型出现不匹配时非常敏感。为了克服这个问题，YiYang和Furong Gao进一步提出基于广义预测自适应控制器，通过在正雄的注塑机上的实验，广义预测自适应控制器对模型不匹配时具有更强的鲁棒性和更好的跟踪性能。
2.3智能注射速度控制方法
迭代学习控制，模糊控制，神经网络在解决非线性方面具有其独特的优势，使得它在非线性、时变、延时特性的注射速度控制得到了广泛的应用。
迭代学习注射速度控制：K.Srinivasan等人在注射速度的线性离散数学模型基础上，提出了学习控制器，仿真和实验证明该控制器的有效性。H.J.Park等人在K.Srinivasan的基础上提出了注射速度迭代学习控制器，并在高性能伺服阀控制注射缸的液压系统中进行了测试和验证。以上的这些研究和应用忽略了被控系统的动态性能，并不适用于实际注塑机。在这些研究的基础上，Heather Havlicsek等人把迭代自适应学习算法实际应用到电液混合注塑机的注射速度控制。建立了注射速度的非线性数学模型。克服了传统的迭代学习控制不足，将迭代学习控制用作前馈补偿器，在实际注塑机上的实验表明该方法具有很强的鲁棒性和跟踪性能。K.K.Tan等人提出注射速度的增强学习型PI控制。PI控制器做反馈控制用于稳定系统，迭代学习控制算法作为前馈控制用于反馈PI控制器的学习增强，同时补偿非线性和扰动。该方法不但可以保证批次内的注射速度控制效果，同时还可以随着操作次数的不断增多而提高批次问的注射速度控制质量。随着迭代学习控制的进一步发展和应用，最优控制策略结合到迭代学习控制中，使其性能改善。Furong Gao等人把Amann提出的最优迭代学习控制算法扩展，提出注射速度的鲁棒迭代学习控制。采用修正二次罚函数权重矩阵的方法解决不确定初始设定值和干扰。同时分析和证明了最优迭代学习控制的鲁棒性和收敛性。实验证明了该方法的有效性。崔彩莲等人针对注射速度的特性，采用离散预期学习控制方法。首先将注塑机注射速度模型离散化，根据误差在2k范数下的收敛条件，以两步法设计预期学习控制的两个参数（超前步长和学习增益）。但离散预期学习控制的收敛条件不能在整个频段内满足且仿真模型也为线性模型，与实际过程中的非线性差别很大。李茜等人将模型预测迭代学习用于注射速度控制。将迭代学习思想引入到预测步长的在线调整，提出了预测步长的迭代学习方法。仿真结果表明，该方法是有效的，其控制性能优于PID迭代学习控制。胡建斌等人将迭代学习控制与非线性回归预测相结合设计了注射速度控制器。该控制器具有两种控制算法优点，并且进行了仿真和实际注射速度控制实验，都能取得较好的控制效果。
模糊注射速度控制：Tsoi和Furong Gao提出将模糊控制用于注射速度控制。通过实验分析、证明注射速度具有非线性、时变、延时等特性。通过相平面特性分析优化模糊逻辑规则，采用指数因子优化控制器输出的隶属度函数，能在不同的注射条件下有效的工作但需要大量的专家经验。赵松等人针对注射速度的控制提出了前馈模糊控制器，该控制器与Gao的模糊控制器相比多了一个前馈控制器，这样设计的原因是在速度快速上升或下降阶段，只用模糊控制器能难达到理想的控制效果，前馈控制主要用于抗系统的扰动性。仿真研究表明该控制器可以很好的跟踪最优注射速度曲线，同时对不同的种类的塑料、将模具和参数干扰有较好的适应能力。Feriyonika等人将模糊控制结合滑模控制应用于注射速度控制。滑模控制的对系统的扰动和参数摄动不变性，是以高频的抖振为代价，模糊控制可以克服滑模控制抖振，同时滑模控制也弥补了模糊控制对参数和外界扰动的敏感性，仿真结果证明了该方法的有效性。Wang M S等人提出将自适应结合模糊控制用于注射速度。采用PI控制器由于注射速度控制，自适应模糊控制补偿积分作用初值，克服注射速度过渡到保压压力下降问题。Ching Chin Tsai等人针对注射速度提出了增益调度PI控制器和模糊PI控制器，同时给出了设计注塑机机械电子设计的一些参考准则，通过实验，模糊PI控制器具有更好的性能。张鹏飞等人针对注射速度的非线性以及时变等特性将自适应和模糊控制结合起来，提出了自适应模糊PID控制器。仿真结果与传统的PID控制器相比，自适应模糊PID控制器的控制性能更加优越，但没有进行实际的注速度控制实验。
神经网络注射速度控制：Huang和K.K.Tan等人提出将基于神经网络预测学习用于注射速度控制。相应理论分析和仿真结果表明该控制器对系统的不确定性、重复的扰动性具有很强的鲁棒性。常玉清等人针对注射过程的非线性时变特性，提出了基于RBF神经网络逆系统的控制方法。采M.Rafizadeh模型描述注射速度系统特性，通过求解该系统的相对阶证明了系统的可逆行。RBF神经网络的注射速度的逆系统与常规的PID控制相结合，实现了对注射速度的复合控制。柯敏等人设计了基于RBF的神经网络控制器，通过仿真验证了该控制器能使注射速度很好的鲁棒性和跟踪性能。
3注射速度控制研究展望
经过多年的发展，在注射速度控制方面取得了一定研究成果。基于上述的讨论，在解决注射速度非线性、延时、时变等特性的问题上，注射速度控制算法今后可以在以下几个方面进行研究：
1）预测控制算法中的某些参数还需要经验选取，理论研究需要进一步深入。
2）迭代学习控制的闭环迭代学习方式、其学习速率、收敛性等理论研究。
3）神经网络与自适应、模糊控制相结合，以提高其控制精度方法的研究。
4）注射速度模型的完善改成注射速度模型的完善、注塑机控制器的优化以及实施、注塑机系统在线辨识算法深入研究。
速度控制 篇4
关键词：电梯,变频控制,速度曲线
0 引言
随着我国经济平稳持续的发展,尤其是住宅产业日渐成为国民经济新增长点,为电梯业的发展提供了良好的机遇。今后几年,我国将年建住宅3.5亿平方米,公建项目1.2亿平方米。随着城市向大型化、高层化的发展,我国每年将需要电梯数量在4万台以上,5年后将达到5万台,如此大的市场需求,将是电梯业再创辉煌的最好契机[1]。
目前,变频控制是当前高层电梯采用最多的控制方法[2,3,4,5,6],因此对于变频电梯控制系统的设计和研究有着巨大的经济效益和市场价值,并且可以进一步推动我国电梯工业的发展,更好地服务社会主义经济建设,从而为社会的发展做出贡献。这也使得本课题的研究有着一定的社会意义。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求也推动了电梯技术的不断进步。
目前在电梯业的发展中,一些机械、电子等高新技术正慢慢地渗入进来,越来越多的高新技术可以在电梯中得到应用。这些高新技术正不断改善着电梯的各种性能,使其可以满足人们日益提高的苛刻要求[7,8,9,10]。其中,电梯运行的舒适性和高效性尤为重要,它是衡量电梯质量好坏的重要因素,它的优劣在很大程度上取决于电梯的速度控制方式的选择,目前国内外主要有以下3种速度控制方式[11]:(1)以时间为原则的速度控制方式,这种方式是按时间间隔给变频器发送速度控制指令,是一种开环控制,因此该运行方式的运行效率低,平层精度不高,舒适性差,只能对电梯进行多段速控制;(2)以相对距离为原则的速度控制方式,这种方式通过增量编码器间接地获得电梯轿厢的速度信号,实现了电梯的位置反馈,目前国外如瑞士讯达公司的DYNATRON-2、美国奥的斯公司的SPEC-50等调速装置都是采用这种方式,但这种方法不能解决在实际应用中存在的干扰因素;(3)以绝对距离为原则的速度控制方式,这种控制方式由于采用了绝对值编码器直接获得轿厢的绝对位置信号,它不受干扰因素影响。
考虑到实际应用的成本问题,本研究对以相对距离为原则的速度控制方式进行研究。
1 电梯运行速度曲线的研究
为了得到高效舒适的电梯运行速度,速度曲线的选择必须按照以下规定:
(1)舒适性要求:
加速度:amax≤1.5 m/s2;
加速度率:ρmax≤1.3 m/s3。
(2)高效性要求:
启动段平均加速度:
为了达到这个要求,本研究采用抛物线—直线形理想速度曲线来控制电梯速度。抛物线-直线形理想速度曲线是根据抛物线v=At2(式中:A—常数,t—时间,v—运行速度)变换所得。
针对不同的楼层,也就是不同的运行距离,通过基本模型可以变换出不同的速度曲线,如图1所示。
1号曲线OAC″F″G″为电梯运行的最小距离的速度曲线,按这条曲线所运行的距离是电梯运行的最短距离,当电梯需要运行的距离小于这个距离的时候,将不可能达到高效平稳目的;
2号曲线OAB′C′E′F′G′为电梯运行的非额定速度的速度曲线,在该曲线中最大速度为vZ,该曲线是由标准的理想速度曲线基本模型曲线平均拆成OA段、B′C段、C′E′段、F′G′段4段曲线和斜率分别为1、-1的直线AB′段、E′F′段所组成的;
3号曲线OABCDEFG为电梯运行的额定速度的速度曲线,在该曲线中最大速度为电梯额定速度vN,该曲线是由标准的理想速度曲线基本模型曲线平均拆成OA段、BC段、DE段、FG段4段曲线与斜率分别为1、-1的直线AB段、EF段,以及匀速的CE段所组成的。
3号曲线是经理想速度曲线基本模型变形而来的最复杂的曲线,而且其他曲线都是3号曲线的一部分,所以这里只研究3号曲线OABCDEFG。由于曲线DE-FG段可以由曲线对称性得到,以下只研究曲线OABCD段。
OA段曲线公式:
AB段直线公式:
BC段曲线公式:
CD段曲线公式:
式中:tA、tB、tC—A、B、C点时间值,sA、sB、sC—电梯运行到A、B、C点时所行进的距离值,tAB—直线段AB的运行总时间,vm—C点的速度值,vN—速度运行曲线能达到的最大速度值。
当电梯运行中间非额定速度时,根据曲线的相似性,令vm=vZ,即可得到以下公式:
式中:SZ—电梯在非额定速度运行时到达目标楼层的距离,vZ—电梯在非额定速度运行时达到的最大速度。
公式(18)是关于vZ的一元二次方程,通过求解整理可得到vZ表达式:
由该公式就可以在启动时测得剩余距离,然后计算出在非额定速度时的最大速度。而对于最小速度和额定速度情形时,这些都是固定参数,不用计算,可直接给出。
2 电梯运行速度优化模块硬件设计
笔者研究的电梯运行速度优化模块是连接电梯主控制器和变频器之间的一个控制模块。它可以完成电梯主控制器和电梯变频器之间的通讯。其中硬件可分为:主控制模块、RS485通讯模块、光耦隔离模块和接口模块。
2.1 主控制模块
主控制部分采用了AVR的ATmega162型号的单片机来进行对电梯主控制器和变频器之间通讯的控制,该单片机是高性能、低功耗的8位单片机。AT-mega162型号单片机的设计原理图如图2所示。
在图2中,PA4引脚、PA5引脚作为控制信号,控制RS485总线是处于接收还是发送的状态,发光二极管用来显示通讯是否正常,引脚18~24用于JTAG接口。PB2用来接收来自变频器发出的信号,PB3用来发送电梯速度优化模块的信号到变频器。引脚7用来发送电梯速度优化模块的信号到电梯主控制器,而引脚5用来接收来自电梯主控制器的信号。引脚14和引脚15接入振荡器,振荡器选用的fo sc为7.372 8 MHz,选用这种型号的振荡器是因为在该频率下,波特率误差最小。
2.2 RS485通讯模块
RS485通讯模块主芯片采用的是HVD3082芯片,它可以实现差分传送数据。D引脚是信号的输出口,经过差分后由A引脚、B引脚输出。R是信号输入口,也就是接收信号引脚,由A引脚、B引脚口输入后,经过转换变成原始信号输入。而DE引脚和RE引脚决定RS485总线是在接收状态还是在发送状态,当在接收状态时,这两个引脚都为低电平,相反地,当在发送状态时这两个引脚都为高电平。RS485通讯模块的原理图如图3所示。
在图3中,TL33和TL43分别控制两路通讯接口的收发状态,TI62为外设发送给电梯速度优化模块信号的接收引脚,TI54为电梯速度优化模块向外设发送信号的发送引脚,该芯片的电源由内部电源提供,电压为5 V,在内部电源和内部地之间用电容隔离防止干扰。在A引脚和B引脚之间再接120Ω的抑制信号反射终端电阻,来消除反射,克服长线传输干扰,增加传输的抗干扰性。而且通过这种两路形式通讯模块,可以将通讯接口拓展为RS422总线的通讯模式。
2.3 光耦隔离模块
为了减少干扰,内部电源和外部电源依靠光耦进行隔离。隔离光耦有两组:一组是数据信号,一组是控制信号。本研究在数据信号中采用的是H11L1高速光耦。而在控制信号中采用的是TLP181光耦。
2.4 接口模块
接口模块包括:
(1)JTAG接口。用于接仿真器的接口;
(2)命令通讯接口。用于电梯速度优化模块和电梯主控制器之间的通讯接口;
(3)控制通讯接口。用于输出和接收信号的(即电梯速度优化模块和变频器之间)通讯接口;
(4)DC/DC内部电源模块。提供内部电源。
3 电梯运行速度优化模块软件设计
软件设计中最重要的部分就是速度曲线实时控制程序,在速度曲线实时控制中,本研究把理想速度曲线基本模型变成4段,并给出4张曲线表。
其中的4张曲线表按OA段、AB段、BC段、CD段给出,分别为list1、list2、list3、list4,编程时按照查表的方式给出速度实时值。当电梯运行在额定速度和非额定速度时,其查表公式是不同的。
当电梯运行在额定速度时本研究采用以下的查表公式:
当电梯运行在非额定速度时本研究采用以下的查表公式:
式中:v—各个段的速度实时值;T—查表的步长;N—各个段上的点数;list1,list2,list3,list4—OA段、AB段、BC段、CD段4段曲线表中的查询值。
这两种运行速度的给定程序流程图如图4所示。
4 实验仿真
在实验中,本研究检测电机转速输出,可以得到实际的速度曲线图如图5(a)所示,曲线1~3分别为不同距离的速度控制效果,其中深色线为理想曲线,浅色线为实际速度曲线。在途中可以明显地看到在接近理想曲线的末端,有一定的爬行距离,但是曲线3中却没有爬行距离。这是因为该实验采用的是以相对距离为原则的速度控制方式,干扰因素在实际运行中对系统产生了影响,由于干扰因素的不稳定性,3条速度曲线的爬行距离不同。
该实验研究也对以时间为原则的速度控制方式进行了分析,并且对两种不同的速度控制方式进行了比对,如图5(b)所示。在图5(b)中有明显的爬行距离,和以相对距离为原则的速度控制方式向相比,有明显的缺陷,所以本研究所使用的速度控制策略具有一定的优势。
5 结束语
本研究介绍了以相对距离为原则的速度控制方式的电梯变频控制策略,以及对控制模块的硬件和软件进行了设计,并且最后进行了实验研究。研究结果表明,和传统的以时间为原则的速度控制方式相比,以相对距离为原则的速度控制方式明显减少了爬行距离,而且在速度上有明显的优势,提高了电梯的高效性和舒适性。
参考文献
[1]曹卫东.我国电梯工业发展大事记[EB/OL].[2003-04-02].http://www.chinaelevator.org/Datum/QYWH/2003/4/2/43627_2.shtml.
[2]朱德文,杨祯山,张筠莉.智能控制电梯工程系统[M].北京:中国电力出版社,2007.
[3]吴丽.基于PLC的群控电梯仿真系统设计[J].机电工程技术,2010,39(9):24-27.
[4]杨国生.电梯曳引驱动系统的现状及发展前景[J].太原科技,2006(7):74-78.
[5]李惠昇.电梯控制技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
[6]刘剑,朱德文,梁质林.电梯电气设计[M].北京:中国电力出版社,2006.
[7]魏孔平,朱蓉.电梯技术[M].北京:化学工业出版社,2006.
[8]李惠昇.电梯控制技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
[9]张琦,张广明,诸小鹏.现代电梯构造与使用[M].北京:清华大学出版社,2004.
[10]孙洋.一种新型的电梯轿厢定位系统介绍[J].上海电梯,2006(4):27-29.
速度控制 篇5
本课是学生在铁锈研究中观察铁锈的变化，了解铁锈的变化，区别，初步探讨铁锈的原因，通过实验结果探讨铁锈的原因，进一步探索铁锈的速度和什么因素，如何预防，缓慢铁锈。
本课程是基于以前的研究探索，基于进一步研究如何控制铁锈的速度。
一，教学内容
科学版义务教育课程标准实验课本科学（本书下六年级）38-39 二，教学目标
（A）科学概念
1.水和空气的共同作用，使铁锈。
2.在正常生活中，铁锈和水的速度有多大关系。其他影响铁锈生长速度的因素。
（B）方法和方法
1.继续学习假设锈，铁锈是什么变化？
你有什么证据证明你的观点吗？学生们谈论它。
每年铁锈的损失是不可估量的，所以如何控制铁锈的速度是非常重要的。这一课，我们必须设计一个实验，看看什么因素影响铁锈的速度。
（Ii）科学研讨会
我们做了很多比较实验，比较了实验方法，在五年级强调起伏，什么因素与五年级的书5页有更详细的说法 科学家经常使用相同的方法来控制其他因素来研究因素是否在物体中起作用。
我们首先看一个学生的实验记录，这个查询过程，是否合理？
本实验是研究铁锈是否与空气相关，然后设计实验来控制变量为空气，其他条件保持不变。
所以，这组对比实验控制唯一的变量是空气，其余条件应该是一致的。现在我们来看看这个实验，设置三个环境，空盘（空气），水盘（用水，空气），油盘（没有水没有空气）。
（此讨论主要抓住空盘，水盘和植物油盘讨论三种环境）
你认为环境是多余的吗？
总结：这个程序在方法设计中不符合比较实验的规则，所以错了。（C）进行铁生锈速度实验，进一步验证
我们刚刚通过学习一个学生在实验记录中的一个单一实验来注意这个问题，也就是说，只有改变一个因素，控制其他条件不变，用这种方法研究。
2.今天我们要设计一个比较实验 看看什么会影响铁锈的速度。3.现在老师为您提供这些材料和仪器：
两组两个烧杯（或两个蒸发器），4个电线，一个实验报告卡，2张标签。
为学生提供的课程有：自来水，醋，盐水，碱性地表水。需要能够访问老师的测试台。注意，每个大烧杯都放置一个注射器，注射器有一个规模，以了解团队已经采取了多少毫升的水。
请你的同学思考什么因素会影响铁锈的速度，自己小组研究问题，选择什么材料进行实验。
5.提交表格后，每组开始设计自己的实验组，并填写实验设计。（引导学生按照实验设计中的步骤）
6.填写表格填写组，开始实践，实验。教师巡视，观察和指导每组的实验情况。
注意集团前面拿液体，取好容器或小碗蒸锅，排成队，不要担心，不要洒，及时用抹布擦拭。
7.总结：这个实验我们都做，学生一定找到了，我们做了原来的硫酸铜溶液和钉子的反应不一样啊。硫酸铜溶液和指甲反应速度快，指甲很快就有红棕色的铜;小苏打和醋化学反应很快就产生了泡沫。这是什么意思？（化学反应快而慢）
铁锈的实验速度相对较慢，我们需要长期观察。所以，在这个类结束后，我们将继续观察。为了方便大家到实验室观察，每天早上上学，学号是1-20到实验室，观察自己组的实验情况记录。下午学号是21-39观察。
8.跟进观察非常重要，请看下面的老师做实验。显示教师的实验过程图片。
（D）类摘要
你在本课中有什么新收获？
七，黑板设计
控制铁锈的速度
对比实验：改变因子，控制其他因子不变。
你需要空气：空盘子（空气），油菜籽（没有空气），水盘（额外）
空气和水的结合会使铁锈，醋会影响铁锈的速度：醋板（醋），水板（水也有空气）
控制铁锈的研究速度 研究计划
学生考试报告
学校：班级：时间：至
队员
研究问题
我们的假设
所需设备和材料
线4，实验方案
实验过程记录
速度控制 篇6
关键词：感应电机；矢量控制系统；无速度传感器；MRASCC；自适应系统 文献标识码：A
中图分类号：TM34 文章编号：1009-2374（2016）19-0007-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.004
1 概述
无速度传感器矢量控制系统在过去十余年中已得到广泛应用，它的优点是：简化装置硬件的复杂性、降低造价、减小驱动电机尺寸、取消传感器电缆和提高可靠性。而由于模型参考自适应法原理简单、易于实现，在无速度传感器交流调速系统中得到广泛应用。但是目前在生产实际中所应用的模型参考自适应法，大多是以电压模型为参考模型，电压模型存在低速问题。基于定子电流的模型参考自适应法作为一种新型的方法，它以感应电机本身作为参考模型，解决了电压模型的电阻压降问题和纯积分运算存在的逸走问题，因此基于定子电流的模型参考自适应法在实际应用中具有很好的发展
前景。
2 感应电机数学模型
3 基于定子电流的模型参考自适应法
利用感应电机本身作为参考模型，电流模型和电机定子模型作为可调模型，Lyapunov稳定性定理建立自适应率。其原理如图1所示：
3.1 可调模型
用电动机定子模型SM（stator model）可以算出定子电流矢量的观测值：
电机额定参数：PN=35kW，UN=380V，RS=0.4Ω，Rr=0.5，Ls=0.087H，np=2，Lr=0.088H，Lm=0.085H，J=0.0876kg·m2，D=0.001kg·m2/s。
经调试，磁链调节器（AψR）的参数为Kp=150，KI=200；转矩调节器（ATR）参数为Kp=1.27，KI=250；转速调节器（ASR）参数为Kp=100，KI=1；自适应调节器（AAR）的参数为Kp=1000，KI=2.5。
4.1 在高速时的仿真
给定转速为1000rpm，其仿真波形如图4所示。
波形分析：在整个过程中，转速的观测值和实际值的波形基本上重合；加入负载稳态时，转速观测值为1000rpm，转速实际值为999.3rpm，相差0.7rpm；磁链观测值与实际值之差很小；电流波形为标准的正弦波。
4.2 在低速时的仿真
波形分析：在整个过程中，转速的观测值和实际值的波形基本上重合；转速观测值与实际值之差在稳定状态下接近于0；磁链观测值与实际值之差很小；电流波形为标准的正弦波。
5 结语
（1）基于定子电流的模型参考自适应系统的矢量控制，具有优良的动静态调速性能，其响应速度很快、磁通的变化很小、稳定性很好。由于是直接启动，所以其启动电流很大。（2）基于定子电流的模型参考自适应系统的矢量控制，无论是在高速还是在低速，都有着良好的跟踪性能。高速时，转速观测值与实际值误差为1rpm左右；低速时，转速观测值与实际值误差为0.2rpm。与传统的以电压模型为参考模型的模型参考自适应法相比，其速度观测范围更广。
参考文献
[1] 阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：
机械工业出版社，2009.
[2] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的Matlab仿真
[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3] 马小亮.怎样才能扩展IM无转速传感器VC系统的调
速范围[J].电气传动，2011，（1）.
[4] 李永东.交流电机数字控制系统[M].北京：机械工
业出版社，2004.
[5] Teresa Orlowska-Kowalska，Msteusz Dybkowski.Stator-
Current-Based MRAS Estimator for a Wide Range Speed-
Sensorless Induction-Motor Drive[J].IEEE
TRANSACTIONS ON INDUSTRONICS，2010，（4）.
液压机速度控制技术研究 篇7
一、液压机速度控制技术的研究现状
我国相关专家学者对于液压机速度控制技术的研究, 最早开始于上个世纪九十年代末期。随着我国社会经济、文化以及科学信息技术水平的不断进步和发展, 液压机速度控制技术的研究工作也不断深入, 并取得了卓越的研究成果。但由于在我国现今社会之中, 相关专家学者对于液压机速度控制技术的研究, 正在并将长期处于不断借鉴学习和探索研究的初期阶段。在我国液压机速度控制技术的研究过程之中, 还存在着一系列的问题和弊端现象。
在现今社会液压机速度控制技术的研究和应用过程之中, 液压机速度在控制方面的基本理论并没有发生实质性的改变, 与液压机速度控制技术相对应的控制方式也没有得到明显的完善。这使得液压机速度控制技术的研究工作基本维持着传统的理论根底, 换汤不换药的研究模式, 严重阻碍了研究工作的发展进程。在液压机压制速度的调节方面, 虽然相关科技研究的工作人员对液压机在压制速度的方式方法上做出了一定的调整。但并没有从根本上改变液压机对于节流速度的调整方式。在相应的节流速度调整上, 依旧采取的是串联节流速度调节和并联节流速度调整两种主要的调节方式。
二、液压机速度控制技术应用和发展
PLC管理程序在液压机速度控制技术中的应用, 已经成为现今社会发展阶段, 国内外在液压机速度控制方式上的主流趋势。液压机速度控制技术的应用和研究, 让其越来越广泛的应用在人类社会生产生活的方方面面。随着液压机速度控制技术水平的不断提升, 其在未来社会发展阶段中的发展前景也越来越广阔。
(一) 人工智能在液压机速度控制技术中的广泛应用
随着我国相关专家学者对液压机速度控制技术研究的不断深入, 人工智能控制技术将逐渐被广泛应用在液压机速度控制过程之中。相关工作人员可以通过人工智能控制技术在液压机速度控制过程中的有效应用, 更准确的判断出液压机中柱塞设备控制阀行进速度的具体数值是多少, 也能够通过人工智能技术在液压机速度控制技术中有效应用, 在模型描述的帮助下更全面的了解柱塞运行速度和电力节流设备电机控制脉冲设置之间的联系。
人工智能技术手段在液压机速度控制技术运行过程中的有效应用, 能够最大限度的减少电力挤压速度对控制对象具体参照数据的影响, 对于最终提升我国液压机速度控制技术的研究水平有显著的促进和保障作用。
(二) 步进电机控制技术在液压机速度控制技术中的应用
想要更好的促进我国液压机速度控制技术的长远稳定发展, 将步进电机控制技术更好的应用在液压机速度控制系统之中, 是非常有必要的。我国的步进电机控制技术在液压机速度控制系统中的应用范围将越来越广泛。把步进电机控制技术更好的应用在液压机速度控制系统的运行工作过程之中, 将在传统步进电机控制技术三相混合式数字变量循环线路控制处理技术的基础上, 对步进电机控制技术水平进行进一步的完善和提升。步进电机控制技术通过对自身工艺运行水平的合理改进, 最大限度的缩小了液压机速度控制系统闭环工作线路的可控范围。在步进电机控制技术在液压机速度控制系统中应用的带动和影响下, 我国的液压机工作处理水平, 以及其相应的速度误差控制和调节的技术都将达到世界领先水平。
(三) 图像处理技术在液压机速度控制技术中的应用
图像处理技术在液压机速度控制技术中的应用, 一般情况下以嵌入式的图像处理技术为主。嵌入式的图像处理技术与相应的电机设备管理技术相互配合, 最终促进液压机在压制在线速度上的有效调节。将图像信息处理技术更好的应用在液压机速度控制技术之中, 能够最大限度的保持压制力度的平稳性, 有效提升液压机闭环电路的适应能力。在合理兼顾工作效率和液压机工作质量的基础上, 最终实现液压运动与视觉美的有效结合。
三、结语
总而言之, 液压机的速度调节和控制的技术, 在液压机应用技术中一直占据着重要的地位, 对液压机速度控制技术的研究和发展, 也发挥着不可小觑的作用。及时改善现今社会液压机速度控制技术应用和发展的问题, 才能够制定出有效的研究方案, 最终促进液压机速度控制技术的高速稳定发展。
参考文献
[1]谢丁龙.基于可编程序控制器的等温煤炭机械锻造液压机控制系统研究[J].煤炭技术, 2014, 03:151-153.
[2]王宇翔, 冯作全, 芦光荣.SIMATIC T-CPU在快锻液压机压头控制中的应用[J].机电工程技术, 2015, 10:107-111.
溜井扫描探头升降速度控制研究 篇8
溜井属于开拓系统工程, 是矿石运输的重要通道[1,2,3], 其稳定性直接关系到矿山生产能力和采矿计划安排, 因此, 溜井的检查与维护是保障矿山安全生产的一个重要环节。
溜井处于地下, 具有能见度低、湿度大、通风条件差、粉尘浓度高、场强复杂等环境特点。参考文献[4]研制了一款能适应该环境的全景扫描仪, 其通过一种水平方向均匀分布4支CCD (Charge Coupled Device, 电荷耦合元件) 扫描探头的升降装置在溜井内上下移动获取井壁图像, 技术人员通过获取的图像诊断溜井的运行状况。放矿过程中, 溜井井壁易受到冲击载荷等因素影响出现浮石[5], 致使升降装置不能稳定运行, 引起扫描探头抖动, 导致图像相位变位或像元拉长、压缩、模糊[6,7], 影响检修工作的正常进行。实现扫描探头升降速度稳定是溜井全景扫描仪研制的关键技术之一。本文通过研究溜井全景扫描仪升降装置的结构, 建立了扫描探头升降速度与转筒角速度之间的关系模型, 以此为设定转筒角速度曲线的理论依据, 并采用闭环PLC控制方法控制扫描探头升降速度, 以实现扫描探头匀速升降。
1 溜井全景扫描仪升降装置结构
本文在参考文献[4]基础上对溜井全景扫描仪的升降装置进行改进, 如图1所示。该升降装置由电缆收放单元、井深测量单元和控制器单元3个部分组成。
1-组合式卷筒扁平电缆;2-计数轴;3-数据采集系统;4-探头保护板;5-固定脚轮;6-电气箱;7-卷线盘;8-传动轴;9-绞盘;10-机架;11-带刹车活动脚轮
电缆收放单元由卷线盘、绞盘、电动机、变频器等构成, 可实现手动和电动2种收放方式。
井深测量单元由计数轴和旋转编码器构成。计数轴安装在升降装置的横梁上, 其一端通过弹性联轴器与旋转编码器轴连接。电缆安置在计数轴的环形凹槽内, 通过沿环形凹槽圆周方向转动产生的摩擦力带动计数轴转动。旋转编码器用于获得计数轴转数n (n∈N) 。电缆与计数轴之间无相对滑动, 因此可计算出收放电缆的长度, 即井深。
控制器单元由PLC和电控元件构成。PLC与变频器通信, 实现扫描探头速度控制。
2 扫描探头升降速度控制分析
图2为扫描探头下放过程示意, G41表示电缆未下放时扫描探头所处的位置, G0表示电缆完全下放时扫描探头所处的位置。
2.1 扫描探头升降速度设定值
为保证扫描探头视频图像的清晰度及流畅性, 要求连续2次扫描间距不大于扫描探头最小纵向扫描范围, 且在最小纵向扫描范围内至少采样23帧图像。由参考文献[4]可知, 当溜井截面积增大时, 每台扫描探头的横向扫描范围随之增大。设可扫描360°圆周的扫描探头最小横向扫描范围为lmin, 根据每张图像的长宽比可确定扫描探头的最小纵向扫描范围Hmin:
式中:Rmin为溜井最小截面半径;a, b为扫描探头的分辨率, 本文中a=1 040, b=1 392。
设Rmin=0.5m, 可得Hmin=0.58m。
扫描探头采样速率为15帧/s时扫描图像效果较好, 则扫描探头的最大升降速度vmax| (m/s) =0.58×15/23=0.38。设定扫描探头升降速度v=0.2m/s。
2.2 转筒角速度与扫描探头升降速度的关系
已知转筒半径为300 mm, 电缆圆盘最大半径为650mm, 电缆厚度为8.5mm, 则120m扁平电缆在转筒上的最大缠绕圈数nmax=INT[ (650-300) /8.5]=41。
假设图2 (a) 为扫描探头下放的起始状态, 并以速度v从井口匀速下降, 这时卷线盘中的电缆圆盘逐渐减小, 转筒角速度ω (t) 逐渐增大。
t时刻电缆圆盘半径r (t) 为
已知
将式 (2) 代入式 (3) 得
在扫描过程中, v为常数, 设为c, nmax=41, 则
由式 (5) 求解ω (t) 非常困难, 本文采用圆的渐开线方法进行近似处理。假设: (1) 转筒每旋转1周, 电缆圆盘的半径线性增大或减小8.5mm; (2) 转筒角速度线性递减或递增; (3) 以扫描探头在井口开始下放为零点开始计时。则当转筒旋转i (0≤i≤41) 圈时, 电缆圆盘半径ri近似为等差数列, 即
当转筒旋转整圈, 即i∈N时, i=n;当转筒旋转不为整圈, 即 时,
由式 (6) 、式 (7) 得
则式 (2) 可化简为
由式 (7) 所表达的ω (t) 可简化为
式 (10) 即为化简后的扫描探头升降速度模型。该模型计算量小, 适用于实际工程。
3 扫描探头升降速度控制策略
采用闭环控制方法控制扫描探头升降速度, 通过式 (10) 将扫描探头的升降速度设定转换为转筒的角速度设定, 控制结构如图3所示。
扫描探头升降速度控制系统由PLC (带计数模块) 、变频器 (具有RS485通信功能) 、电动机及旋转编码器等组成。设定好的给定速度与PLC高速计数模块反馈回来的实际速度相减, 产生速度误差, 经PLC的比例积分 (PI) 控制器运算得到控制量, 再由RS485接口输出到变频器以驱动电动机, 通过调节电动机来控制卷线盘转动, 通过计数轴来控制扫描探头的升降速度。
采用离散化后递推增量形式的PI控制算法:
式中:Ef为第f次采样信号的偏差;Ui为给定输入信号;Uf为第f次采样值;P为PI控制器校正后的输出量;K=Kp (1+Ki) , Kp为比例系数, Ki为积分系数;Q为校正量中的积分部分, 初始值取为0。
为了防止系统信号出现较大偏差时, PI控制器的积分部分因消除偏差而过度积累饱和, 在控制算法中加入了积分饱和抑制算法, 流程如图4所示。
4 实验及应用
4.1 实验分析
对溜井全景扫描仪扫描探头速度控制系统进行模拟实验。输入信号为20mA (给定速度0.2m/s) , 被控对象的传递函数为 , Kp=0.1, Ki=0.03。采用随机信号模拟现场的干扰信号, 干扰信号在t=0时刻加入, t∈[-0.03, +0.03]。实验结果如图5所示。可看出约5s后, 扫描探头的速度曲线几乎是一条稳定的直线, 说明提出的速度控制策略能够实现扫描探头恒速运行。
4.2 工程应用
武汉钢铁集团矿业有限责任公司金山店铁矿在2012年应用溜井全景扫描仪对-410~-480m溜井进行检测, 扫描探头运动速度为0.2 m/s。图6为随机抽取的扫描全景图像, 可看出图像清晰, 无扭曲变形, 效果良好。
5 结语
实际应用表明, 以扫描探头的升降速度与转筒角速度之间的关系模型为理论依据, 设定扫描探头的升降速度控制策略是合理、可行的, 实现了扫描探头升降恒定速度控制。该速度控制策略可应用于船缆收放等系统中。
参考文献
[1]李爱国, 刘洪伟, 张耀东.溜井管理方法与应用技术研究[J].现代矿业, 2010 (8) :85-87.
[2]李瑞祥.平硐深溜井技术在紫金山金矿的应用[J].金属矿山, 2011 (8) :45-48.
[3]JAROSZ A, LANGDON J.Development of inspection and survey tool for vertical mining openings and shafts[J].Strategic Integration of Surveying Services, 2007 (13) :1-17.
[4]石志军, 刘艳章, 叶义成, 等.矿山溜井全景扫描装置研制[J].工矿自动化, 2013, 39 (12) :8-12.
[5]宋卫东, 王洪永, 王欣, 等.采区溜井卸矿冲击载荷作用的理论分析与验证[J].岩土力学, 2011, 32 (2) :326-332.
[6]徐鹏, 黄长宁, 王涌天, 等.卫星振动对成像质量影响的仿真分析[J].宇航学报, 2003, 24 (3) :259-263.
卷取输出辊道的自动速度控制 篇9
京唐1580热轧生产线的卷取部分主要由输出辊道、层流冷却设备、3台卷取机和运输链组成。其中输出辊道位于精轧机和卷取机之间, 一共386个辊子, 这些辊子按从精轧机到卷取机的方向分为1 2组, 用来将从精轧机出来的带钢运至卷取机卷成带卷, 同时在该辊道上对带钢按一定的冷却制度进行冷却。
1 辊道控制系统构成
1580输出辊道速度控制系统采用GE公司的PACSystems系列PLC作为控制器, 采用GE公司的ME软件进行编程。整个卷取速度控制系统由操作员站/工程师站、HMI终端/服务器、PDA终端/PDA服务器、PLC、2级上位机、通信网络、现场I/O等设备组成。本套控制系统不设置现场操作台或操作箱, 完全通过自动化来实现对辊道速度的控制。这些设备之间通过以下网络进行通信:
(1) 内存映像网, 又叫R-N E T, 主要传输的数据为HMI server到PLC的控制信号、PLC到PDA server的数据、二级上位机和P L C控制器之间的通信。
(2) 以太网, 主要传输的数据为工程师站到P L C控制器的关于PLC的编程和维护信息、HMI服务器与客户端之间的通信、P D A服务器与客户端之间的通信。
(3) Profibus-DP网, 主要传输的数据为PLC控制器到传动的控制信号、PLC控制器和现场I/O之间的通信。
2 辊道速度控制系统
2.1 辊道自动速度模式
在京唐1 5 8 0生产线的辊道速度控制系统中, 根据辊道速度和带钢速度的不同, 把辊道分为了超前模式、滞后模式、同步模式和滞后模式。
带钢速度又称基准速度, 在该控制系统中带钢的速度来源有2个, 在末机架没有抛钢时, 末机架电机编码器反馈的实时速度就是基准速度, 在末机架抛钢的瞬间, 带钢的抛钢速度会作为记忆速度赋值给基准速度。
超前模式:辊道的设定速度大于基准速度, 这时可以根据2级设定的超前率得到辊道的超前速度, 超前速度=基准速度× (1+超前率) 。
滞后模式:辊道的设定速度小于基准速度, 这时可以根据2级设定的滞后率得到辊道的滞后速度, 滞后速度=基准速度× (1+滞后率) 。
同步模式:辊道的设定速度等于基准速度, 即同步速度=基准速度。
等待模式:辊道以系统设定的一个比较低的速度转动, 在1580热轧线中, 这个速度为60m/min。
2.2 不同速度切换的时序
速度控制对带钢卷取的成型有重要的意义, 为了让带钢平滑不起套, 就得保证辊道在合适的时机进行模式之间的切换, 1 5 8 0生产线程序中设定的速度模式的切换时序如下:
(1) 滞后模式:当卷取机卷筒上有带钢, 并且精轧机末机架抛钢后, 辊道处于滞后速度。由图1可知滞后模式有以下联锁条件:辊道得处于自动速度控制模式;跟轧机方面的联锁条件满足, 即精轧机F 6咬钢信号消失或末机架有抛钢信号。这时带尾所在的辊道以及该辊道以后的辊道都以滞后速度运行, 该辊道前面的辊道处于等待模式。
带尾所处辊道的判断:由于下夹送辊时刻与带钢接触, 根据助卷辊编码器的码值的变化和周长可以计算出抛钢以后带钢走过的距离。公式如下:
式中, B为夹送辊码盘的反馈的码值;A为夹送辊在抛钢时刻的码值;D为下夹送辊的直径;S为带钢抛钢后带尾的实时距离;1 0 2 4为下夹送辊编码器码盘转一圈的码值;N为夹送辊电机齿轮箱的齿轮比。
计算出S的值, 然后和设计中各辊道区域的长度进行比较, 就可以判断出带尾所处的辊道。
(2) 等待模式:当精轧机和卷取机都没有带钢, 辊道处于等待模式。由图2可知等待模式有以下联锁条件:辊道得处于自动速度控制模式;第一个精轧机机架和末机架都没有咬钢信号;卷取机前的热金属检测器没有检测到带钢信号。
(3) 同步模式:卷取机和精轧机之间有带钢时辊道处于同步模式。由图3可知同步模式有以下联锁条件:有卷取机选择信号;所选择的卷取机产生负荷信号;末机架没有抛钢信号。
卷取负荷信号的产生:首先卷取机的各机械设备处于工艺要求的状态, 卷筒的电流反馈信号合理, 即卷筒的电流反馈大于最大电流的2 5%, 同时夹送辊的电流反馈大于最大电流的3 0%, 最后精轧机的末机架有咬钢信号, 这时可以判断卷取机有负荷信号。
(4) 超前模式:带钢头部离开精轧机而未进入卷筒, 且辊道没有处于滞后模式、等待模式或同步模式时, 辊道就处于超前模式。
2.3 辊道速度控制对带钢卷取的意义
辊道的速度模式切换对带钢卷取的意义主要体现在以下几个方面:
(1) 超前模式:当带钢头部在精轧机里时, 由于前后2机架的距离非常短, 因此带钢头部容易进入下一机架, 穿带比较顺利, 当带钢头部离开精轧机而未进入卷筒时, 输出辊道速度必须比精轧机的速度快, 这样辊道作用在带钢上的摩擦力方向指向卷取机, 带钢受到向前的拉力, 保证带头平整, 不起套。
(2) 滞后模式:当带钢尾部还没有出精轧机时, 带钢在精轧机和卷取机之间是有张力的, 但是当带钢尾部离开精轧机后, 这个张力就消失了, 而精轧机末机架的抛钢速度尽管经过减速, 但还是比较高, 这时如果输出辊道的速度和精轧机一样的话, 带钢尾部在辊道上也会因失去张力而起皱, 为此输出辊道速度必须滞后于精轧机末架, 从而产生一向后的拉力。
(3) 同步模式:当精轧机和卷取机之间都有带钢负荷时, 卷取机和精轧机之间的张力足够保证带钢正常的卷取张力, 辊道处于同步模式, 来减少对带钢张力的影响。
(4) 等待速度:当精轧机和卷取机之间都没有带钢, 同时精轧机没有进钢信号, 即暂时没有带钢要轧制和卷取, 这时辊道处于等待模式来减少能源消耗。
3 结语
现在1580热轧线刚热试成功, 正在进行功能精调, 辊道的速度自动控制, 也基本调试完毕, 在调试中, 通过辊道的自动速度控制, 成功实现了带钢的建张, 保证带钢出精轧机后平滑不起套, 使得带钢能够顺利卷取, 保证了带钢的质量。
摘要：介绍卷取输出辊道的自动速度控制系统和辊道的4种速度模式, 分析了辊道速度模式之间切换的时序和对带钢卷取的影响。
关键词：输出辊道,速度控制模式,速度切换时序,PACSystems
参考文献
[1]邹家祥.轧钢机械[M].北京:冶金工业出版社, 2000:412～423
镀锌线炉区张力速度控制 篇10
1 张力速度控制原理
酒钢镀锌机组采用新日铁设计的立式退火炉, 炉区的传动电机均为变频电机。电机采用了速度转矩双环控制, 电机的转速和转矩通过减速箱后转化为传动辊的转速和转矩, 使各个区段的带钢按照一定的速度、张力运行。
对于生产线上某一张力区域, 区域内所有参与张力调整的传动辊提供的总张力值等于该区域的张力设定值减去后一张力区域的张力设定值。具体到该张力区域的某一参与张力控制的传动辊在按照特定算法进行张力分配后, 把张力转换为转矩值, 传送到变频器控制电机转矩。
此外, 实际生产运行时还需要进行转矩补偿。转矩补偿包括空载转矩和加减速时的动态力矩 (Forcing) 。在调整生产线速度时, 就需要给出一个加减速补偿转矩。机械损耗作为一个固定参数在变频器中设定, PLC程序中不进行机械损耗计算。
为保证退火炉区域内带钢张力的稳定性, 在电机的速度转矩双环控制系统基础上, 增加了张力闭环控制。张力计作为检测带钢实际张力的检测仪器, 实时地将张力实际值反馈到控制系统中, 与张力设定值进行比较。它们的差值信号输入到张力调节器中。张力调节器的输出量经过变化转换为电机的附近速度值, 与主速度设定值相加后传送到变频器控制电机转速。
各区域可提供张力段差如表1所示。
2 关键参数计算
PLC计算出的设定值通过接口送到变频器执行, 从而实现对生产线速度和张力的控制。主要设定数据有速度设定值 (N) 、加减速补偿转矩τH、张力转矩τS。
2.1 辊径补偿常数K d
镀锌线控制系统常数 (Ktia、FTCC) 计算使用的辊径为理论最大辊径 (电机参数表中的Dmax值) 。因此, 在计算出速度、转矩等设定值后、再传送到变频器控制执行前, 需要进行辊径补偿计算。Kd就是辊径补偿常数, 其计算公式为:
公式中D为传动辊实际辊径, Dmax为理论最大辊径。
2.2 电机负荷转矩计算
驱动辊张力到转矩的转换公式为:
公式中T为张力值, N;τ为转矩, N﹒m;i为传动系统减速比;Te为电机额定转矩, N﹒m。
引入常量Ktia, 程序计算中简化为:
2.3 负荷分配
上述计算出的转矩τS为张力区域内总转矩, 由该张力区域内参与张力控制的传动辊共同提供, 需要分配到各个传动辊电机。
酒钢镀锌线负荷分配方式有两种:一种是按照传动辊电机额定功率占区域内电机额定功率之和的比率比例进行分配;另一种是按照带钢包角进行分配。实际中除炉区热张紧辊按带钢在辊身上的包角分配外, 其余都采用第一种方式进行转矩分配。
2.4 加减速转矩补偿计算
电力拖动系统的运动规律可以用运动方程来描述。电力拖动系统的运动方程为:
引入常量FTCC (Forcing Torque Convent Constant) 后, 计算电机转矩的公式转化为:
2.5 AT R (张力调节器) 计算
为了保证生产线稳定运行, 在转矩调节器、速度调节器双环外, 设计了张力调节器。转矩调节器、速度调节器控制单台电机, 张力调节器面向张力段内所有参与张力调整设定控制的电机。
张力调节器的输入为张力偏差值ΔT, 等于该区域的张力设定值Tset与张力计辊检测实际值Td之差。
张力调节器使用PI调节器, 在PLC中的计算模型为:
公式中Kp为比例放大系数, T为采样周期, Ti为积分时间常数
2.6 AT R输出值转化为速度值
张力调整通过速度的改变来实现。计算出张力调节器ATR的输出值后, 还需按照算法进一步转化为速度值, ATR的输出值到速度值的转化公式如下:
3 结语
今后, 在条件允许的情况下, 技术人员将进一步做一些调整尝试, 更深入地了解镀锌生产线运行状况, 积累数据经验, 更好地解决今后遇到的各种速度、张力问题。
参考文献
[1]徐秀飞带钢热镀锌技术问答[M].北京:化学工业出版社, 2007.
[2]李九岭.钢带连续热镀锌[M].北京:冶金工业出版社, 1995.
[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社, 2004.
速度？速度！ 篇11
其后的两年里，因为人生中重要的历史时期，为了学习，我放弃了飞车生涯，离开了那我熟悉又陌生的跑车和赛场。但那激情彭湃的回忆却从来没有被淡忘过……
通过了人生中的一大考验之后，怀揣着对速度的渴望，对飞车的热爱，对朋友的怀念和对胜利的执着，我回归了!双脚再度踏上油门的时候，我思考起那个无数次缠绕我的老问题来——速度究竟是什么?
我的经历从我脑海中浮现，回首当初尽情享受飙车乐趣的时光，回首和朋友奔驰沙场的过往，回首独自承受失败的苦涩，回首对飞车高手的向往。速度的含义似乎广阔了起来，它再不如从前那么简单，以至于我已经无法给出一个确切的答案。我唯一能肯定的事情是，我已经走上一条道路——一条上坡路，没有尽头。我终于立志成为一个高手，抛开杂琐的事情，以空前的热情投入到飞车世界中。
我对丰碑车队的感情一直没有淡漠过。理性告诉我，加入车队，和前辈高手们朝夕相处，不断学习，相互交流，对我的飞车发展是无可替代的步骤。于是我重拾HP2，开始反复地练习，只盼望能尽快加入FB这个大家庭。痛苦并且搞笑的一段回忆从这里展开了……
无数次地训练以后，终于，我达到了FB车队的八队标准。当我兴冲冲地到论坛发帖子要求测试的时候，却被告知FB已经不招收以HP2方式入队的队员了。完全无奈!我只有从UG2下手，白手起家。一个月以后，当我意气风发地再次准备测试时，再次被告知FB车队不再以UG2方式招收队员。晴空霹雳也不过如此!我真倒霉!当时真是欲哭无泪呀……虽然国内还有其他的强大车队可以选择，但是，对FB的感情让我无法放弃任何一个能融入它的机会。三个星期以后，我终于以MW如愿以偿了。
从此，每次联网赛车时，我都会自豪地输入我的ID：[FB]Venus。
进入车队以后，飞车生涯仿似变化了一个模样，那是我从没想象过的经历。
“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”在我还没进入高手圈子的时候，对于高手，我总是怀着敬畏的心情仰望，总是觉得他们像神一样高深莫测，不可琢磨。而当我融入了这个圈子以后，了解了很多。高手的光环慢慢褪去，真实的飞车玩家的样子逐渐清晰。他们不是当初想象中那样不可接近，也没有与生俱来的天生神力。每一个高手，其实都是在无数的失败中摸爬滚打，从失望和苦痛中成长起来的。
和车队的前辈们交往过程中，我学到了太多以前不曾学习的东西。[FB]LIMll299、[FB]LXT、[FB]or，4C13、[FB]Utlra52等等，好多好多的前辈们以身作则，让我从更高的起点思考、理解NFS，体会那一种叫做境界的东西。
宣钢棒材连轧生产的速度控制 篇12
宣钢棒材生产线是2003年投产的一条全连续式生产线,共有18架轧机,平立交替布置,其中精轧14#、16#、18#轧机为平立转换轧机。主轧线的设备有冷热坯上料设备、步进式加热炉、高压水除鳞、轧机、切头尾碎断剪、倍尺剪、冷床、冷剪、计数器、打捆、称重、收集。
在棒材生产中,为了保证生产的顺利进行和头尾尺寸的精度,在本生产线1#-10#架轧机采用微张力控制,11#-18#架之间采用活套控制。在实际生产中,有诸多因素都会给速度的控制带来影响,如料型的大小、温度、钢种、以及钢坯尺寸等。
1 微张力控制
在连轧生产中,张力来源于机架间的秒流量差,在实际生产中,绝对的秒流量相等是不可能完成的,这个连轧常数始终受各种因素的影响,如速度的影响、温度的影响、坯料尺寸的影响、轧槽磨损的影响及轧槽冷却的影响,甚至轧机滚动导卫也对连轧常数有影响。
微张力控制的目的就是使粗中轧机组各机架之间的轧件按微小的张力进行控制,从而保证棒材轧机轧制顺利和提高产品的质量。微张力实际上是通过对相邻两工作机架中上游机架的电机转矩进行检测加以记忆储存,形成表示钢坯内张力大小的实际值,与设定的张力给定值加以比较的偏差。通过比例积分控制校正上游机架的速度,协调两机架间的关系,实现微张力控制。其控制的关键是准确测量各轧机的轧制力矩转矩,通过对相应机架的电枢转矩间接得到该值。当本机架咬钢而未进入下一架轧机时,系统计算出的力矩是本轧机的轧制力矩值。当钢进入下一架时,计算得到新的力矩,两力矩之差便是轧件上的张力力矩。若偏差值为正,表示机架间为堆钢轧制,若偏差为负,表示机架间为拉钢轧制。棒材一般采用电流-速度间接微张力控制法。张力的变化是由金属的秒流量差引起的,而调整轧机的速度就能改变金属是秒流量,已达到控制张力的目的。
在生产实际中,都希望把张力控制在很小的范围内,为了提高速度的调整精度,张力值一般设为2N/mm2或1N/mm2。尤其是轧制圆钢时,对料型的要求和速度的配比都比螺纹钢高,最大精度地消除堆拉关系。在微张力轧制段如果轧制平稳,对后线活套处的速度扰动就越小,为后面的平稳的起套、落套提供了保障,反之,也可从活套处轧机的速度变化量来检验张力区的堆拉关系是否合适。但是在棒材的生产实践中,尤其是轧制大规格的圆钢时,我们采用甩去机架间的张力的方法,让每架轧机略处于微堆状态,实行微堆轧制。保证孔型的充满度,要求主操工时刻注意每架轧机咬钢时的电流的变化,根据电流的变化量适时合理的调整速度,达到生产的顺利进行。生产实际中,在张力区的轧制,如果某一个因素出现问题,都会引起电流的变化,严重时会破坏机架间的堆拉关系,使生产不能顺利进行。
2 活套控制系统:
2.1 活套的作用
棒材生产线在11#-18#轧机之间设有7各活套,其目的就是为了减少张力变化引起后续机组的轧件尺寸波动,消除连轧各机架的动态速度变化的干扰,保证轧机的精度。自动活套是用来检测和调节相邻机架速度差值从而实现无张力控制的设备。是对两机架间产生的多余的轧件进行测量的基础上进行的,而机架间多余的轧件由专门的起套装置引导其在起套辊上形成活套(立活套),用位于活套器一侧的活套扫描器通过测量活套高度与实际的活套高度偏差,产生修正信号,自动连续地修正与此轧件有关的各机架的速度来保持活套的高度为设定值,实现机架间秒流量相等,使轧件在轧制过程中形成自由的弧形,保持轧件过程无张力。
2.2 活套控制的主要过程
活套控制的主要过程包括以下5步:
(1)活套预形成过程
(2)活套形成过程
(3)活套控制过程
(4)活套脱尾过程
(5)活套尾部封锁过程
在活套控制参数合适的情况下,轧件的料型尺寸不能偏差太大,否则也会影响到起套时的平稳性。平稳的起套、收套对后续料型及成品料型都是保证。而且对轧机的进出口导卫的维护也是很重要的,且相互影响。
3 活套处的常见故障(电气、机械)
电气和机械的影响。
(1)活套扫描器的镜头比较脏。如粉尘和氧化铁皮的侵入,还有就是水蒸气的影响,冬季尤为突出,在实践中可以加保护罩和风管,从扫描器后面进风,前面开一个大小合适的孔,这样蒸气就不会进入,且粉尘、氧化铁皮也最大程度的避免了。
(2)扫描器本身故障,换新的扫描器。
(3)活套参数正确的情况下,起套不稳,则可以重新标定活套。
(4)活套不起套。一种情况是没有检测到轧件,一种是检测到也不起。
4 活套调节器参数与速度系数的确定与调整
在活套实际控制中,由于各种因素的影响,对系统来说,负载处于不断的变化中,要求速度系统有较好的扰动功能,这样负载波动时对实际整体的影响就相应小些。生产实践中,改善起套条件,合理的活套参数与合理的速度配比及标准的工艺料型,是活套系统能否正常调节的关键,在上游机架的张力控制中,要保证平整的堆拉关系,上游机架不能存在严重的堆拉关系。
5 结束语
通过张力系统控制、活套系统控制,可以满足生产工艺的要求,提高作业率,使生产稳定、高效。最重要的提高了产品的质量,降低了工人的劳动强度,使生产更加程序化,且创造了可观的经济效益和社会效益。
摘要：本文简要分析了速度控制在连轧生产线的应用,及速度在连轧生产线的控制方法和措施。
关键词：微张力控制,转矩电流,活套控制
参考文献