带式输送机纠偏装置液压伺服系统仿真设计.pdf

带式输送机 纠偏装置液压伺 服系统仿真设计 董甲东 谷立臣 1西安建筑科技 大学机电工程 学院 西安7 1 0 0 5 5 2安庆师范学院物理与电气工程学院安庆2 4 6 0 1 1 摘要 设计 了动态监测 系统 ，实时采集 、处 理带 式输送机 输送带 的跑偏信 号 ，发 出指 令实施 纠偏或 报警 停机。带式输送机 纠偏装置 B C C D收到纠偏指令后 ，通过调节带式输送机尾部滚筒 的轴线实现 纠偏 。纠偏液 压伺服系统精度的高低 、频率特性的好坏 ，将直接关系到纠偏系统的精度。本文设计带式输送机纠偏装置液压 伺服系统 数学模 型 ，对 系统稳定性 和设计 方案进行 仿真研究 ，为系统设计 提供了理论依据。 关键词 带式输送机纠偏装置 B C C D ；动态监测；液压伺服系统 ；仿真设计 中图分类号 T H 2 2 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 1 1 0 0 1 7 0 4 Abs t r ac t Th e d y na mi c mo ni t o r i n g s y s t e m i s d e s i g n e d t o c o l l e c t a n d de a l wi t h t h e c o n v e y o r b e l t o ff- t r a c k i ng s i g na l o f t h e be l t c o n v e y o r i n r e a l t i me．a nd s e nd o u t c o mma n d t o c o r r e c t t h e o ff- t r a c ki ng o r a l a r m t o s h ut d o wn． W h e n t h e b e l t c o n v e y o r c o r r e c t i n g d e v i c e B C C Dr e c e i v e s t h e c o r r e c t i n g s i g n a l ， i t w i l l c o r r e c t t h e o f f - t r a c k i n g t h r o u g h a d j u s t i n g t h e a x i a l l i n e o f t h e r o l l e r a t t h e t a i l p a r t o f t h e be l t c o n v e y o r ． The a c c u r a c y o f t h e c o r r e c t i n g h y dr a ul i c s e r v o s y s t e m a n d t he f r e q u e n c y f ea t u r e wi l l d i r e c t l y r e l a t es t o t he a c c u r a c y o f t he c o r r e c t i ng s y s t e m． Th e p a p e r d e s i g n s t he ma t h e ma t i c a l mo d e l o f t h e h y d r a u l i c s e n 0 s y s t e m o f t h e b e l t c o n v e y o r c o r r e c t i n g d e v i c e ．a n d s i mu l a t i o n s t u d y i s p e r f o r me d f o r t h e s y s t e m s t a b i l i t y a n d de s i g n s c h e me，t o pr o v i d e t he o r e t i c a l b a s i s f o r t h e s y s t e m d e s i g n ． Ke y w o r d s b e l t c o n v e y o r c o r r e c t i n g d e v i c e B C C D ； d y n a m i c m o n i t o r i n g ； h y d r a u l i c s e Ⅳ 0 s y s t e m； s i m u l a t i o n d e s i g n 带式输送 机纠偏装置 B C C D 能 自动检测 胶带跑偏趋势并随时纠正或报警。纠偏方法较多， 使用调心托辊或设计不 同结构 的托辊 系统 可以实 现纠偏 ，但效果不 明显或对胶 带损伤较大 ；连杆 式 自动调偏装 置纠偏效果较好 ，但 结构复杂 ，安 装 、调试困难。 利用传感 器 ，实时对 输送 带跑 偏 进行 监测 ， 设计液压 纠偏装 置，根据实 时监测信 号，明确判 定输送带跑偏状态 ，及 时调 节尾部 滚筒 的轴线位 置以达到调偏 目的，或及 时报警停机 ，以避免造 成卷带 、撕带恶性事故 。该液压伺服 系统精度 的 高低 、频率特性 的好坏 ，将直接关系 到纠偏系统 的精度和稳 定性。本文基于动态监测 的带式输送 机纠偏装 置 ，构 造 了液 压伺服 系统 的设 计模 型， 利用 M a t l a b对系统进行仿真 ，并分析 了系统的稳 定性 。 l 动态监测 系统方案设计 1 ． 1 动态监测系统原理 动态监测系统 主要是 由传感 器、信号采集 系 统、信号处理器 系统 、显示 系统 、驱 动及报警 系 统组成 ，见 图 1 。传感器检测到输送带的跑偏位移 后发出信号 ，信号采集 系统将 放大后的信号通过 网络传输给信号处理器 ，信号处理器利用控制软 件进行分析 ，判断输送 带的跑偏状态 在可调范 围内时，驱动 B C C D，调节尾部滚筒的轴线位置 以 实现调偏 目的 ；当跑偏 量较 大时 ，进行报 警 ，以 防过量跑偏而发生事故 。 图 1 动态监测系统原理图 由于输送带跑偏 的根 本原因是输送带 张力 中 安徽省教育厅 自然科学研究基金项 目 K J 2 0 0 7 B 0 6 8 ，安庆市重点科技项 目 2 0 0 8 1 2 1 1 起重运输机械 2 0 1 0 1 1 一】 7一 参数为 开环增益 K 2 7 s ～，阀控动力元件的固有 频率 to h 8 7 r a d ／ s ，伺服阀固有频率 1 5 5 r a d ／ s ， 阀控动力元件的阻尼 比6 0 ． 2，伺服阀的阻尼 比 0 ． 6 7 ，根据 图 4 ，在 M a t l a b中建立仿 真模 型 ， 其系统 B o d e图如图 5所示 。 图 4 B C C D液压伺服 系统方框 图 3 ． 2系统稳定性分析 系统稳定性是 系统正常工作 的必要条件 ，对 系统进行稳定性分析非 常重 要。由于系统 的参 数 在工作过程 中经常发生变化 ，用 系统 的开环 B o d e 图来分析系统的稳定性十分方便。从 系统 的 B o d e 图中可知 ，系统的幅值裕度 G 1 ． 6 3 d B，对应的 相位穿越 频 率 7 3 ． 8 r a d ／ s ，相 位裕 度 P 6 5 ． 6 。 ，对应 的幅值穿越 频率 t O 3 0 ． 5 r a d ／ s 。显 然 ，系统的相位裕度足 够，但 幅值 裕度偏 小 ，需 要采取措施来增大幅值裕度。 5 0 0 一 5 0 一 1 0 0 1 5 0 - 2 0 0 - 9 0 1 8 0 一 2 7 0 一 3 6 0 ＼ 建立 P I D控制系统的 S i m u l i n k 仿真图，通过试 凑法 ，P I D的 3个参数可以用 S i m u l i n k模型中的增 益设置功能方便 地进行调整。用 P I D校正后 系统的开环传递函数为 G k ㈤ 0 ． 6 27 嘉 s 毒 s 1 【 J 【 丽 百 J 6 用 Ma t l a b分析 ，可求得 P I D校正后系统的 开环 B o d e图 ，如图6所示 。 加人 P l D 校正后 ，系统的幅值裕度为 6 ． 0 7 d B， 相位裕度为 7 6 ． 5 。 ，满足稳定性要求 。故本系统仅 用 P I 控制器校正即可。 一 _ _ 鉴 - 2 7。0 00 图 6 P I D校正后系统开环 B o d e 图 G 6 ． 0 7 d B 7 3 ． 8 r a d ／ s P 7 6 ． 5 。 1 6 ． 8 r a d ／ s 5 结论 带式输送机动 态监测设 计方案 ，利用传感器 实时监测输送带跑偏状态 ，通过 网络和控制软件 收集和处理信息 ，显示并发送 纠偏指令 或报警停 机指令。根据接收的纠偏指令 ，B C C D完成输送带 的纠偏过程。本文重点进行 了B C C D液压伺服系统 的建模设 计 ，利 用 Ma t l a b对 系统 进行仿 真分 析， 建立 P I D控制 系统 的 S i mu l i n k仿 真图 ，通过试 凑 法 ，最终获得满足系统需求 的稳 定性 ，为系统设 计提供 了理论依据。 参考 文献 [ 1 ]宋志安 ．基于 Ma t l a b的液压伺服控制系统分析与设计 [ M] ．北京国防工业出版社，2 0 0 7 ． [ 2 ]雷天觉 ．液压工程手册 [ M] ．北京 机械工业出版 社 ，2 0 0 1 ． 一 1 9 基于指派 问题 的自动化仓库 复合 出入库作业优化 杨磊刘会谢晓飞招智生何梦溪 华南理工大学经济与贸易学院 广州 5 1 0 0 0 6 摘要研究了自动化立体仓库中的出入库调度优化问题，首先对堆垛机的作业类型和时间进行了分析和 对比，然后提出利用指派问题的匈牙利算法对堆垛机的复合作业循环时间进行优化，最后将该算法运用于实例 进行优化 ，并与动态规划 的逆序递归求解进行 了比较 ，得 H 』 指派问题的匈牙利算法更优的结论。 关键词 自动化立体仓库 ； 作业时间 ； 指派 问题 ；匈牙利算法 ；优化 中图分类号 T P 2 7 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 0 l 1 0 0 2 0 0 5 Abs t r a c tThe p a p e r s t u d i e s t h e d i s pa t c h i ng o pt i mi z a t i o n pr o b l e m wi t h a u t o ma t i c s t o r a g e a nd r e t r i e v a l s y s t e m ，a n a l y z e s a n d c o mp a r e s t h e o p e r a t i o n t y p e a n d t i m e o f t h e s t o r a g e a n d r e t r i e v a l ma c h i n e S R Mfi r s t l y ， t h e n p r o p o s e s t h e o p t i m i z a t i o n f o r t h e c o mp l e x o p e r a t i o n c y c l e t i me o f t h e S RM b y u s i n g t h e Hu n g a r i a n a l g o r i t h m ，a n d fi n a l l y u t i l i z e s t h i s a l g o r i t h m i nt o p r a c t i c a l e x a mp l e f o r o p t i mi z a t i o n，a n d e o n l p a r e s i t wi t h t h e d y na mi c p r o g r a mmi ng alg o r i t hm，t hu s t o r e a c h t he c o ne l u s i o n t h a t t h e Hu n g a r i a n i s mo r e a d v a n t a g e o u s ． Ke ywo r ds a ut o ma t i c s t o r a g e a nd r e t r i e v a l s y s t e m；o pe r a t i o n t i me；a s s i g n me nt pr o bl e m ；Hun g a r i a n alg o r i t h m ；o pt i mi z a t i o n 近些年 ，随着 国 内制造业和进 出 口贸易的高 速增长 ，中国的物流业有 了长足 的发 展， 自动化 立体仓库也越来越 多地应用 于各个行业 。 自动化 _ ＼上体仓库具有存储 容量大 、空 间利用 率高 、可靠 及安全 高等优点 。自动化立体 仓库 的出现和 发展大大提 高了仓库 的作业效率 ，特别 是出入库 效率。自动化立体仓 库的出入库效 率直接影响着 整个物流 系统 的效率 ，因而研究 如何提高 自动化 立体仓库 的作业效率十分必要。 本文从 自动化立体仓 库 中的关键设 备堆 垛机 的作业 时间人手 ，分析对 比了堆垛 机的单一 作业循环 时间和复合作业循环 时间，并 通过指派 问题 的匈 牙 利算 法对 出入库 的调 度进 行 了优 化 分析。 1 作业时 间的计算 堆垛机的作业循环 时间是 自动化立体仓库总 体设计 的 1个重要参数 ，它决定 了系统是否能满足 出、入库 能力 的需 要和堆 垛机性 能参 数 的选 择。 堆垛机的出、入库搬运 分为单一 作业循环和复合 作业循环 2种。如图 1 所示 ，单一作业循环时间 f fllI [ f Il [；o ] f Il， 式 中， 。 。 为堆垛机从原始位置处至 p点往返运 华南理工大学大学生创新基地建设项 目，教育部人文社会科 学研究项 目基金 0 9 Y J C 6 3 0 0 8 5 ，华南理T 大学 中央高 校基本科研业 务费专项资金资助 2 0 0 9 S Z 0 0 2 2 。 [ 3 ]张佳伟 ，楼佩煌 ．输送胶带跑偏 白动化检测及液压矫 正技术[ J ] ．机械T程师，2 0 0 8 1 0 2 6 2 8 ． [ 4 ]王春奇 ，李学光，聂刚，等 ．一种新 自动纠偏装置 的结构和工作原理[ J ] ．山东煤炭科技 ， 2 0 0 9 0 3 81． 8 2 ． [ 5 ]王存 明 ．新型带式输送机尾带 自动纠偏装置 [ J ] ． 起重 运输机械 ，2 0 0 5 1 1 2 7 2 9 ． [ 6 ]高志安，郭峰，壬峰，等 ．基于 I n T o u c h的带式输送 一 2 0 一 作 地 机实 时监 控 系 统 [ J ] ．煤 矿 机 械 ，2 0 0 8 1 2 1 2 0 1 2 2． 者 址 邮 编 收稿 日期 董 甲东 安徽省安庆市菱湖南路 1 2 8号安庆师范学院现 代 教育技术 中心 2 46 01l 2 01 0 ． 0 4 1 5 起重运输机械 2 0 1 0 1 1