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永磁直线同步电动机垂直提升系统控制装置研究

作　者: 刘俊强
导　师: 袁世鹰；王福忠
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 永磁直线同步电动机迭代算法可编程控制器抗干扰控制装置
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文所研究的分段式永磁直线同步电动机垂直运输系统是一种具有良好发展前景的新型无绳垂直运输系统,它具有结构简单、高效、节能、运行距离和速度不受限制等显著优点,适用于高层建筑和深井提升。但其理论和控制还不成熟,目前还没有进入工业应用。本文在全面总结国内外有关文献的基础上,对分段式永磁直线同步电动机垂直运输系统控制策略和控制装置进行了深入的理论和应用研究。本文研究分析了直线电机的运行特性和运行过程中受到的各种扰动,在此基础上建立了直线电机的扰动数学模型,提出了将基于迭代算法的干扰控制器用于直线电机的位置控制,起到了良好的控制效果。重点研究设计了基于分布式控制理论的永磁直线同步电动机垂直运输系统全数字控制装置,它由IPC610工业控制计算机、FX2N可编程控制器和FR-A241变频器组成。工业控制计算机完成对整个运输系统的监控,PLC实现直线电机的分段供电及运行控制,变频调速由FR-A241变频器实现。分别开发了PLC运动控制程序、变频拖动调速程序,同时利用“力控”组态软件强大的组态功能及I/O驱动技术,开发了永磁直线同步电动机垂直运输系统监控软件。实现了直线电机垂直运输系统的运行控制、信号采集、趋势分析、故障报警等功能,基本满足了实际应用的需求,并且有良好的重用性和可扩充性。通过对永磁直线同步电动机垂直运输系统进行实验研究,证明了本文设计的控制装置的正确性和可行性,可以推广应用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 课题研究目的和意义  10-11
  1.2 永磁直线同步电动机垂直运输系统控制装置研究现状  11-15
    1.2.1 永磁直线同步电动机垂直运输系统研究现状  11-12
    1.2.2 伺服驱动器的发展概况  12-15
    1.2.3 永磁直线同步电动机垂直提升系统控制装置的研究重点  15
  1.3 本文主要任务和内容  15-17
2 永磁直线同步电机垂直提升系统的特性分析  17-32
  2.1 永磁直线同步电机垂直提升系统的结构和原理  17-21
    2.1.1 永磁直线同步电动机  17-18
    2.1.2 分段式永磁直线同步电动机垂直提升系统工作原理  18-21
  2.2 永磁同步直线电机垂直运输系统运行特性分析  21-30
    2.2.1 PMLSM 的电磁推力方程  21-23
    2.2.2 PMLSM 的力角特性  23-25
    2.2.3 供电频率变化对推力的影响  25-26
    2.2.4 永磁直线同步电动机垂直提升系统的动力分析  26-28
    2.2.5 直线电机运行过程中的扰动分析  28-30
  2.3 PMLSM 垂直提升系统控制装置的总体设计  30-31
  2.4 小结  31-32
3 基于迭代学习的PMLSM 垂直运输系统抗干扰控制器的设计  32-44
  3.1 迭代学习控制理论及应用  32-35
    3.1.1 迭代学习控制技术发展概况  32-33
    3.1.2 迭代学习算法的数学描述  33-34
    3.1.3 迭代学习控制技术的应用  34-35
  3.2 PMLSM 抗干扰控制器设计  35-40
    3.2.1 直线电机的干扰模型  35-37
    3.2.2 抗干扰控制器的设计  37-39
    3.2.3 迭代学习算法的设计  39-40
  3.3 基于SIMULINK/MATLAB的仿真及结果分析  40-42
  3.4 小结  42-44
4 永磁直线同步电机垂直提升系统控制装置硬件设计  44-75
  4.1 永磁直线同步电动机垂直提升系统试验装置  44-47
    4.1.1 永磁直线同步电动机主要技术参数  44-45
    4.1.2 直线电机提升系统的工作流程  45-46
    4.1.3 PMLSM 垂直提升系统控制装置的基本要求和功能  46-47
  4.2 控制系统的方案选择  47-49
    4.2.1 控制装置中主机的选择  47-49
    4.2.2 下位控制机的选取  49
  4.3 控制系统硬件构成及功能  49-71
    4.3.1 PLC 控制系统设计  50-60
    4.3.2 分段供电驱动模块设计  60-64
    4.3.3 变频器控制电路设计  64-68
    4.3.4 工控机监控系统设计  68-71
  4.4 提高控制装置可靠性的措施  71-74
    4.4.1 硬件抗干扰设计  71-73
    4.4.2 软件抗干扰措施  73-74
  4.5 小结  74-75
5 永磁直线同步电机垂直提升系统控制装置软件设计  75-93
  5.1 软件的功能  75-76
  5.2 PLC 运行控制程序设计  76-80
  5.3 上位机监控软件的设计  80-92
    5.3.1 监控软件的基本要求  80-81
    5.3.2 PCAuto 监控组态软件  81-83
    5.3.3 垂直运输系统监控软件设计与实现  83-92
  5.4 系统的调试  92
  5.5 小结  92-93
6 系统实验与分析  93-100
  6.1 实验目的与实验装置  93-96
  6.2 实验内容  96-99
    6.2.1 直线电机抗干扰能力实验  96-97
    6.2.2 永磁直线同步电动机垂直提升系统的速度跟踪试验  97-99
  6.3 实验结果分析  99-100
7 结语  100-102
  7.1 本文所完成的主要工作  100
  7.2 进一步的研究的工作  100-102
参考文献  102-107
作者简历  107-108
学位论文数据集  108

永磁直线同步电动机垂直提升系统控制装置研究

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