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装车楼二次称重电液控制系统的理论与应用研究

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第1章绪论

1.1港口散货装卸概述

1.2装车系统概述

1.2.1列车装载系统的发展历史

1.2.2装车楼的特点

1.2.3装车楼的发展现状及前景

1.3称重系统的应用概况

1.4电液控制技术发展综述

1.4.1电液控制系统的发展及其分类

1.4.2电液控制系统的特点

1.5课题研究的意义和主要内容

1.5.1课题研究的意义

1.5.2课题研究的主要内容

第2章矿石装车楼称重系统的改造

2.1矿石装车楼简介

2.1.1矿石装车楼主要结构

2.1.2装车楼称重控制系统的工作原理

2.1.3装车工艺

2.2装车楼称重控制系统存在的问题及影响因素

2.2.1称重控制系统存在的问题

2.2.2影响装车精度的因素

2.3二次称重控制思想的提出

2.4 二次称重控制的工况分析

2.5电液比例位置控制系统方案的确定

2.6本章小结

第3章二次称重控制系统数学模型的建立

3.1卸料闸门位置控制系统数学模型

3.1.1数字控制器环节

3.1.2电液比例阀环节

3.1.3阀控缸-负载环节

3.1.4反馈环节

3.2卸料闸门摩擦模型

3.3物料对卸料闸门正压力模型

3.4各环节未知参数的确定

3.5本章小结

第4章二次称重控制系统的仿真与分析

4.1 MATLAB/Simulink仿真软件介绍

4.2二次称重控制系统仿真模型的建立

4.2.1抗积分饱和PID控制器

4.2.2电液比例阀仿真子模型

4.2.3液压缸压力仿真子模型

4.2.4活塞运动仿真子模型

4.2.5卸料闸门正压力仿真子模型

4.2.6总的仿真模型

4.3仿真结果及分析

4.3.1整个工作行程的仿真及分析

4.3.2不同工作平衡点处的仿真及分析

4.3.3非线性因素的影响分析

4.4基于分段PID控制的NCD非线性优化

4.4.1 NCD优化工具介绍

4.4.2基于分段PID控制器的NCD非线性优化

4.5本章小结

第5章二次称重控制系统的应用研究

5.1二次称重控制系统的硬件组成

5.1.1液压执行机构

5.1.2计算机控制系统

5.2二次称重控制系统的软件实现

5.2.1 Visual Basic 6.0开发环境

5.2.2软件系统设计

5.2.3自动控制方式原理介绍

5.3调试过程

5.3.1传感器的标定

5.3.2数字滤波处理

5.3.3采样时间的选取

5.3.4物料特性学习

5.4现场应用与结果分析

5.4.1阶跃响应曲线

5.4.2无需二次称重工况

5.4.3二次称重多余料工况

5.4.4二次称重少余料工况

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介

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摘要

本文选题自燕山大学与秦皇岛港务集团公司签订的科研项目——“装车楼二次称重液压控制系统研制”。 随着铁路散货运输发展的需要,对铁路车辆装车系统提出了更高的要求。装车楼作为一种新型的专业化的列车装载系统,被广泛应用于港口等行业,在矿石和煤炭等散货运输中发挥着重要作用。称重系统是整个装车楼的核心部分,它直接影响到装车的精度和自动化程度。因此对其展开研究,具有重要的理论价值和实际意义。 论文总结了装车楼及其称重系统的国内、外发展现状,详细介绍了矿石装车楼的主要结构和功能,并针对目前称重控制系统中存在的问题和缺陷,提出了二次称重控制的设计思想,即采用电液比例位置系统来控制称重仓卸料闸门的开口大小,以实现对装车物料的精确控制。 论文采用机理建模方法,建立了二次称重电液控制系统的非线性数学模型,并以此为基础在MATLAB/Simulink环境下,结合Stateflow模块进行了数字仿真,搭建了模块化的非线性仿真模型。采用分段PID控制方法进行了仿真研究,并通过非线性控制设计模块(NCD)对PID参数进行优化。此外,还详细分析了死区、饱和、摩擦力等非线性因素对卸料闸门控制精度的影响。 最后进行了现场实验调试。利用VB6.0为开发工具,并结合数据库技术,开发了具有实际应用价值的二次称重电液控制系统软件,对二次称重系统进行动态检测和实时控制,实现了不超吨、多余料和少余料工况下的控制要求。实验结果表明:本文所建的数学模型是正确的,控制系统的设计方案是可行的。

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