[發(fā)明專利]一種雙繩纏繞式超深立井提升系統(tǒng)提升容器位姿控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910284619.2
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110145501B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈剛;朱真才;臧萬順;李翔;湯裕;曹國華;周公博;劉送永;彭玉興;盧昊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F15B1/02
• 分類號: F15B1/02;F15B19/00;B66B7/10;G05B13/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發(fā)明公開了一種雙繩纏繞式超深立井提升系統(tǒng)提升容器位姿控制方法，包括以下步驟：步驟1：建立雙繩纏繞式超深立井提升子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；步驟2：建立電液伺服子系統(tǒng)位置閉環(huán)的數(shù)學(xué)模型；步驟3：非線性系統(tǒng)平整度特性輸出；步驟4：設(shè)計雙繩纏繞式超深礦井提升子系統(tǒng)位姿調(diào)平平整度控制器；步驟5：設(shè)計電液伺服子系統(tǒng)位置閉環(huán)平整度控制器。本發(fā)明省略了系統(tǒng)狀態(tài)變量的求導(dǎo)過程，大大簡化了控制器的設(shè)計過程，使控制器能夠縮短響應(yīng)時間，使提升容器可以快速達到調(diào)平狀態(tài)；且在系統(tǒng)應(yīng)用過程中，由于狀態(tài)變量求導(dǎo)會放大傳感器測量噪聲和系統(tǒng)未建模特性，因此平整度控制器的設(shè)計可以減少跟蹤誤差，使控制過程更加精確，保證其良好的控制性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立井提升系統(tǒng)，具體涉及一種雙繩纏繞式超深立井提升系統(tǒng)提升容器位姿控制方法，屬于礦山提升技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超深立井提升系統(tǒng)是一種開采深度大于1500m的立井提升系統(tǒng)，由于其開采深度深，常用的剛性提升容器罐道在提升容器高速、重載運行情況下容易出現(xiàn)井筒內(nèi)罐道變形、罐道梁破壞、梁窩松動和運行失穩(wěn)等損壞現(xiàn)象，因此無法用于超深立井提升；但當采用柔性罐道提升時，由于卷筒直徑制造差異、兩根鋼絲繩安裝差異、兩根鋼絲繩彈性模量不一致等因素，軍會造成提升系統(tǒng)兩根鋼絲繩末端運動不同步，從而引起提升容器傾斜，進而造成兩根鋼絲繩的張力不一致，長期在此條件下運行時，容易導(dǎo)致其中一根鋼絲繩的應(yīng)力超過它的安全使用應(yīng)力，造成斷繩的重大惡性事故。為避免這類事故發(fā)生，需要主動調(diào)節(jié)提升容器角度，使提升容器保持平衡狀態(tài)，從而使兩根鋼絲繩張力保持一致。

現(xiàn)有技術(shù)中常用的是一種反步控制器設(shè)計方法，但是這種控制方法需要對系統(tǒng)狀態(tài)變量進行變量求導(dǎo)，且控制器的設(shè)計過程復(fù)雜；且該控制器在超深立井實際系統(tǒng)中應(yīng)用時，由于超深立井提升系統(tǒng)是一種復(fù)雜多結(jié)構(gòu)的機電液系統(tǒng)，即便建模過程中考慮了很多實際因素，但也很難和實際系統(tǒng)一致，因此在控制器的設(shè)計過程中，對系統(tǒng)狀態(tài)變量的求導(dǎo)無疑會放大傳感器測量噪聲和系統(tǒng)未建模特性，造成較大的跟蹤誤差，以及較長的調(diào)平響應(yīng)時間。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的各種不足，本發(fā)明提供一種雙繩纏繞式超深立井提升系統(tǒng)提升容器位姿控制方法，設(shè)計過程簡單，控制性能良好，能夠快速響應(yīng)調(diào)平提升系統(tǒng)，跟蹤誤差小。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種雙繩纏繞式超深立井提升系統(tǒng)提升容器位姿控制方法，包括以下步驟：

步驟1：建立雙繩纏繞式超深立井提升子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；

步驟2：建立電液伺服子系統(tǒng)位置閉環(huán)的數(shù)學(xué)模型；

步驟3：非線性系統(tǒng)平整度特性；

步驟4：設(shè)計雙繩纏繞式超深礦井提升子系統(tǒng)平整度控制器；

步驟5：設(shè)計電液伺服子系統(tǒng)位置閉環(huán)平整度控制器。

進一步的，步驟1中所述的雙繩纏繞式超深立井提升子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型如下：

1)、定義建模過程中應(yīng)用到的參數(shù)：

l_ri(i＝1,2)為雙聯(lián)卷筒的卷動長度；

l_ci(i＝1,2)為提升或下放提升容器過程中兩根弦繩的長度；

l_hi(i＝1,2)為提升或下放提升容器過程中兩根垂直段鋼絲繩的長度；

u_i(i＝1,2)為兩個浮動天輪的位移；

為兩根弦繩與水平面的夾角；

a_i(i＝1,2)為兩垂直段鋼絲繩在提升容器上的連接點與提升容器重心的水平距離；

b_i(i＝1,2)為提升容器上下表面與提升容器重心的垂直距離；