基于天轮底座压力的立井施工提升机载荷测量技术研究与应用

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立井施工提升机一直是开采矿山枢纽工程建设的主要设备，构建了矿山施工工程的主要通道，确保了矿山生产建设的有序进行。随着在建矿井井筒的不断加深，立井施工提升机工作难度也不断提高，而由于提升物体的变化，载荷的不确定性也逐渐加强。同时立井施工提升机长时间工作会降低钢丝绳的强度，两者的共同作用会严重威胁系统的安全运行能力。因此论文设计一套基于天轮底座压力的立井施工提升机载荷测量系统，增强载荷测量的精度与响应速度，进而提高系统的安全运行能力。首先论文从传感器的安装难易程度和易维护性着手确定了天轮底座作为传感器的安装位置。从传感器的静态特性和动态特性两方面考虑，结合立井施工提升机载荷测量系统的实际要求，定量的制定了系统的选型指标，选定双剪切梁传感器作为系统的测量核心。然后分析了传感器的静态和动态受力情况，得到传感器所受压力与提升物体质量的定量表达式。最后在 Matlab/Simulink 系统中建立仿真模型，验证了通过检测天轮底座压力来测量系统载荷的有效性。其次，论文为了提高立井施工提升机载荷测量系统的测量精度，进行了误差的分析和补偿。首先制定误差树，进行误差的分类总结分析。针对传感器自身的误差，通过数学计算与仿真分析，确定钢丝绳形变为主要误差，提出采用初始斜率计算迭代误差补偿算法进行消除。针对信号传输过程产生的误差和随机误差，采用卡尔曼滤波进行消除，并依据工业现场条件进行先验值的确定。针对信号处理过程产生的误差，设计专门的信号调制电路，避免运算放大器自身噪声而影响测量精度。然后搭建仿真模型验证所提误差补偿措施的有效性。最后，采用动态Markov 模型分析了论文所设计系统的可靠性，结果表明所设计系统相比于单传感器系统可靠性提高50%以上。最后，从实际应用角度出发，设计了基于天轮底座压力的立井施工提升机载荷测量系统的硬件架构和软件程序。主要包括 MCU 电路、信号调制电路、AD采样电路、短距离无线传输电路、人机交互电路和不易失存储器电路，并在MCU中设计了对应的运行程序。然后进行了平台的搭建和调试，调试结果能够满足系统的设计要求，同时采用工业现场数据进行了误差消除算法的验证，结果表明所提出采用的算法能够有效提高载荷检测精度。

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作者
张宽;
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作者单位

中国矿业大学;

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授予单位中国矿业大学;
学科控制科学与工程
授予学位硕士
导师姓名邓世建;
年度 2018
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类
关键词
底座; 压力; 立井; 施工; 提升机; 载荷; 测量技术;

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