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捏合机变频调速系统研究

王志刚  
【摘要】: 捏合机是固体推进剂生产的关键设备,其桨叶转速调节是捏合机控制系统一个重要的研究内容。转速控制精度、调速方式及控制算法直接影响捏合机的生产效率和产品质量。本文对捏合机调速系统进行了分析,研究了调速系统的建模方法、模型特性和实用的转速控制算法。 综述了捏合机的基本组成和工作原理,研究了在实际运行过程中导致桨叶转速波动的因素,分析了变频液压调速系统各部分的原理和需求。 研究了捏合机调速系统的建模方法及模型特性。建立了变频器环节、电机环节和液压回路环节的数学模型,通过综合得到了调速系统的数学模型和仿真模型,分析了系统的稳定性和频率特性,探讨了负载大小、负载冲击、转动惯量和泄漏等因素对调速系统响应特性及控制精度的影响。 研究了一种实用的转速控制算法。讨论了普通PID算法原理及其各参数的含义和作用,比较了普通PID算法和二自由度PID算法的差异,对二自由度PID算法进行仿真,结果表明二自由度PID算法应用于调速系统有更好的速度跟踪特性和干扰抑制特性。探讨了一种PID算法参数整定的基本原理,优化了PID算法的三个参数。 开发了调速系统PLC控制程序并应用于工程实际。程序中应用了二自由度PID算法的PIDAT指令,该指令在实际运行时只需启动一个按钮即可实现PID参数的自整定。给出了一种调速系统硬件线路接线和控制程序设置方案。运行结果表明:建立的调速系统数学模型是有效的,采用的控制算法实用、编程简单,控制效果好,在类似模拟量控制中有较好的应用前景。


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