刮板输送机多永磁电机串联驱动控制理论

本书系统阐述了刮板输送机多永磁电机串联驱动控制理论及关键技术。全书共分六章，主要内容包括：刮板输送机控制技术研究现状与多永磁驱动理论框架、多点驱动动力学建模与永磁同步电机矢量控制策略、多电机协同控制优化方法、链传动系统多工况动态特性分析、非均匀负载自适应调控技术，以及故障工况下的健康监测与容错控制方法。本书融入了离散单元法、滑模控制、自抗扰控制等先进理论，通过MATLAB/Simulink 仿真模型与典型案例，揭示了复杂工况下的机电耦合规律，为刮板输送机多永磁电机串联驱动系统的高效、稳定、智能化运行提供了系统性解决方案。 本书突出理论创新与工程应用的结合，涵盖负载时空分布预测、多智能体协同调控等学术热点，涉及节能降耗设计、故障自愈实现等工程实践，研究成果可推广至矿山、隧道工程等多个场景。本书可为煤矿装备智能化领域的科研人员、工程技术人员提供理论指导，也可作为高校机械工程、自动化、矿山机电等专业的研究生教材或参考用书。 另外，本书以二维码形式提供了部分彩图，读者可通过微信端扫描在侧二维码获取。

张强，教授，博士生导师，荣获孙越崎青年科技奖、辽宁省青年科技奖、全国煤炭青年五四奖章称号，山东省泰山学者青年专家。主持国家自然基金项目5项，国家重点研发计划项目子课题2项，省部级项目20项，企业委托项目30余项。获省部级一等奖7项，省部级二等奖11项。发表学术论文140余篇，其中SCI、EI检索60余篇；拥有国际专利7项、国际PCT专利12项、国家发明专利40项，软件著作权12项。

无

目录 第1章绪论1 1.1引言1 1.2刮板输送机控制理论的研究背景3 1.2.1刮板输送机驱动技术发展现状3 1.2.2永磁同步电机驱动系统研究现状7 1.2.3刮板输送机动力学分析8 1.2.4刮板输送机多电机协同控制技术10 1.3多永磁电机串联驱动刮板输送机理论的提出11 1.3.1多永磁电机串联驱动刮板输送机基本概念11 1.3.2理论意义和工程价值12 第2章刮板输送机多点驱动动力学特性14 2.1多永磁电机串联驱动刮板输送机动力学建模方法14 2.1.1基本假设14 2.1.2离散化黏弹性模型选择15 2.1.3多永磁电机串联驱动刮板输送机动力学方程16 2.2多永磁电机串联驱动刮板输送机动力学输送特性21 2.3多永磁电机串联驱动刮板输送机动力学模型建立25 2.3.1动力学模型技术参数25 2.3.2动力学模型建立26 2.4永磁同步电机矢量控制策略27 2.4.1永磁同步电机工作原理27 2.4.2永磁同步电机数学模型及坐标变换29 2.4.3永磁同步电机矢量控制模型34 2.5刮板输送机多永磁电机串联驱动系统机电耦合动力学特性42 2.5.1系统机电耦合模型建立43 2.5.2启动工况下系统动态特性分析47 2.5.3冲击载荷下系统动态特性分析53 第3章刮板输送机多永磁电机串联驱动系统协同控制策略研究64 3.1常用多电机协同控制策略64 3.1.1主从控制策略64 3.1.2偏差耦合控制策略67 3.2基于滑模控制的多电机协同控制策略研究69 3.2.1滑模控制原理71 3.2.2基于改进趋近律的滑模控制设计73 3.2.3滑模转矩观测器设计76 3.2.4控制策略效果分析81 第4章多永磁电机串联驱动刮板输送机链传动系统多工况特性研究90 4.1链传动系统动力学建模及分析90 4.1.1链传动系统运动特性分析90 4.1.2链传动系统碰撞过程分析95 4.1.3链传动系统动力学方程构建101 4.2链传动系统接触特性分析103 4.2.1链环接触特性分析103 4.2.2机头链轮与链环接触分析109 4.2.3中间链轮与链环接触分析114 4.3链传动系统启制动特性分析120 4.3.1多永磁电机串联驱动刮板输送机链传动系统动力学模型构建120 4.3.2链传动系统启动特性分析123 4.3.3链传动系统制动特性分析139 4.4异常工况下链传动系统的动力学特性分析145 4.4.1局部电机失效动力学分析145 4.4.2卡链工况动力学分析152 4.4.3异常落煤冲击载荷动力学分析161 第5章时空非均匀负载刮板输送机多永磁电机串联驱动协同控制策略170 5.1引言170 5.2刮板输送机煤流动态分布模型171 5.2.1落煤负载时空分布模型171 5.2.2转矩调节173 5.3基于负载时空分布预测模型的多电机自适应控制174 5.3.1控制目标174 5.3.2转矩自适应调节174 5.3.3煤流负载预测175 第6章故障工况下刮板输送机多永磁电机自适应协同控制方法177 6.1引言177 6.2多永磁电机串联驱动刮板输送机常见故障179 6.2.1刮板链系统故障原因分析179 6.2.2驱动系统故障原因分析185 6.2.3其他故障185 6.3多永磁电机串联驱动刮板输送机健康状态监测技术187 6.3.1多永磁电机串联驱动刮板输送机健康状态监测系统设计188 6.3.2链条张力脉动实时监测与控制198 6.4多永磁电机自适应协同控制方法204 6.4.1系统描述205 6.4.2多永磁电机串联驱传伺服系统数学模型206 6.4.3自适应滑模故障观测器设计207 6.4.4故障电机自动切断机制210 参考文献214