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塔机起升机构变频调速控制技术研究

苏勇君  
【摘要】: 随着工程建设发展的需要,塔式起重机日益成为现代建筑施工中不可缺少的重要起重机械。在塔机的各工作机构中,起升机构最为重要,其工作性能直接影响到塔机整机的工作效率和安全性。频繁的启动、制动是塔机工作过程的主要特点,因此性能良好的调速系统是塔机平稳、可靠运行的重要保障。 针对目前我国塔式起重机行业中起升机构调速方法存在的调速性能差、效率低、能耗高等不足,本文在分析塔机起升机构调速特点及调速原理的基础上,对起升机构中电机矢量控制变频调速的控制算法进行研究,并对其调速性能进行了仿真与实验对比分析。 针对如何提高塔式起重机调速装置运行过程中的平稳性、安全性和高效性问题,分析了塔机起升机构的工作特点,建立了起升机构调速过程中各工作参数间的关系,并对调速系统的机械特性进行了分析。 对比分析了目前应用于塔式起重机的各种调速方法结构特点和调速性能,针对塔机起升机构的起动力矩大、工作载荷变化范围宽的特点,结合矢量控制原理建立了矢量控制变频调速电机仿真模型;对比分析了PID控制方法与模糊控制方法的特点,建立了PID参数模糊调整模型,分别利用基于PID控制算法和模糊PID控制算法的矢量控制变频调速电机模型,对塔机起升机构的调速性能进行了仿真研究。仿真结果表明,模糊PID控制方法具有动态响应快、超调小及稳态误差小等优点,其动、静态性能优于单一PID控制和单一模糊控制,是提高塔机起升机构调速性能的有效控制方法。最后进行了塔机起升机构变频调速的实验研究。完成了实验系统元件的设计和计算选型,通过对电机的电流、转矩等性能参数的测试,分析了起升机构中电机矢量控制变频调速性能。


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