雙齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法。其中，雙齒輥破碎機(jī)包括由跟蹤控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一破碎齒輥、由跟蹤目標(biāo)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二破碎齒輥、檢測裝置，以及控制裝置；檢測裝置用于檢測第一破碎齒輥和第二齒輥的轉(zhuǎn)速和相位；控制裝置與檢測裝置相連接，用于基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整第一破碎齒輥和第二破碎齒輥轉(zhuǎn)速的實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步。本發(fā)明基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜控制對(duì)象轉(zhuǎn)速和相位同步跟蹤。
【專利說明】雙齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及破碎機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種雙齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，同步齒輪強(qiáng)制同步的破碎機(jī)具有剪切、彎曲破碎力強(qiáng)、破碎比大、排料篩分粒度均勻，過粉量小、強(qiáng)制排料、生產(chǎn)處理能力強(qiáng)、破碎篩分能耗小等優(yōu)勢，因而，能最大限度的適應(yīng)生產(chǎn)要求，是一種比較理想的破碎篩分設(shè)備。
[0003]但是，轉(zhuǎn)速和相位都強(qiáng)制同步的破碎機(jī)在破碎篩分機(jī)和給料設(shè)備間無法配備除鐵器的情況下，遇到不能破碎的物料(如裝料電鏟的鏟斗的挖掘齒)時(shí)，若將其從破碎機(jī)中取出，需要采取如下方式:先將給料板式輸送機(jī)、破碎機(jī)、排料回轉(zhuǎn)皮帶輸送機(jī)的相應(yīng)設(shè)備停機(jī)；然后，將破碎機(jī)反轉(zhuǎn)，再把鐵塊從料倉的物料中取出。特別是象移動(dòng)式破碎篩分站這種重型設(shè)備，有大量大塊的待碎物料待處理，很難從處于深料倉的物料中取出不能破碎大塊物料。
[0004]由此，看出，對(duì)于同步齒輪都強(qiáng)制同步的破碎機(jī)而言，由于雙齒輥受同步齒輪約束，無法安裝快速退讓機(jī)構(gòu)，因此，遇到無法破碎的的物料是一件相當(dāng)麻煩的事，嚴(yán)重的影響生產(chǎn)效率，這也是生產(chǎn)現(xiàn)場最為苦惱的問題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，還存在一種轉(zhuǎn)速和相位不同步的破碎機(jī)系統(tǒng)，這種破碎機(jī)因雙齒輥間無強(qiáng)制同步齒輪約束，在遇到不能破碎物料時(shí)，可以配置快速退讓機(jī)構(gòu)，因此，能迅速地將不能破碎物料通過快速退讓機(jī)構(gòu)從擴(kuò)大的排料口排除，迅速恢復(fù)生產(chǎn)，這是該破碎篩分機(jī)的最大優(yōu)勢。
[0006]但是，這種破碎機(jī)存在的問題是，由于這種破碎篩分機(jī)的兩個(gè)齒輥的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液力耦合器、減速機(jī)、轉(zhuǎn)子的支撐軸承以及破碎輥等規(guī)格型號(hào)雖然都相同，但由于制造安裝誤差引起的兩個(gè)齒輥的傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)特性和阻尼特性肯定存在差異，且破碎機(jī)箱體的剛度很大，用螺栓固定安裝在這樣的機(jī)架上，兩個(gè)齒輥幾乎相當(dāng)于各自獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)；兩個(gè)齒輥相向回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)齒的相位有差異是必然的。由于齒輥運(yùn)轉(zhuǎn)相位差的存在，并且還有繼續(xù)積累擴(kuò)大的趨勢，這樣按雙齒輥轉(zhuǎn)速和相位都同步條件下的布齒規(guī)律遭到破壞，必然導(dǎo)致雙齒輥破碎篩分機(jī)的生產(chǎn)處理能力、破碎比即破碎大塊的能力、排料粒度的均勻性和過粉量、破碎齒的承載能力和耐磨性、能耗等特性都比齒輪強(qiáng)制同步的破碎篩分機(jī)這些技術(shù)性倉泛壟I。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提出一種雙齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法，以解決現(xiàn)有帶強(qiáng)制同步系統(tǒng)的雙齒輥破碎機(jī)不能安裝退讓機(jī)構(gòu)，遇到不能破碎的物料時(shí)不便于取出，而對(duì)于可以安裝退讓機(jī)構(gòu)的雙齒輥破碎機(jī)相位和轉(zhuǎn)速不易同步，影響破碎效率的問題。[0008]第一方面，本發(fā)明公開了一種雙齒輥破碎機(jī)，包括由跟蹤控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一破碎齒輥、由跟蹤目標(biāo)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二破碎齒輥、檢測裝置，以及控制裝置；所述檢測裝置用于檢測所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速和相位；所述控制裝置與所述檢測裝置相連接，用于基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步。
[0009]進(jìn)一步地，所述雙齒輥破碎機(jī)中，所述控制裝置包括順序連接的控制信號(hào)輸入模塊、變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊、系統(tǒng)多重?cái)_動(dòng)輸入模塊、控制信號(hào)輸出模塊；以及，連接于所述控制信號(hào)輸出模塊與所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊之間的反饋控制模塊。
[0010]進(jìn)一步地，所述雙齒輥破碎機(jī)中，所述控制裝置還包括:前饋控制模塊；
[0011]所述前饋控制模塊連接于所述控制信號(hào)輸入模塊和所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊之間。
[0012]進(jìn)一步地，所述雙齒輥破碎機(jī)中，所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊基于如下方式確定:根據(jù)所述跟蹤控制電機(jī)的非線性特征，構(gòu)建所述跟蹤控制電機(jī)自治系統(tǒng)的狀態(tài)方程及相平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并選用鞍點(diǎn)的雙曲線和焦點(diǎn)的螺旋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，作為所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制器。
[0013]進(jìn)一步地，所述雙齒輥破碎機(jī)中，所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊包括相連接的控制單元和切換單元，所述控制單元和所述切換單元用于將所述雙齒輥破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)至一個(gè)流形上，所述雙齒輥破碎機(jī)在所述流形上的運(yùn)動(dòng)為漸進(jìn)穩(wěn)定。
[0014]進(jìn)一步地，所述雙齒輥破碎機(jī)中，所述反饋控制模塊用于依據(jù)前一時(shí)間步長檢測的系統(tǒng)輸出與輸入的轉(zhuǎn)速和相位計(jì)算誤差量，并依據(jù)所述誤差量確定輸送給所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊的當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)速的調(diào)整量。
[0015]進(jìn)一步地，所述雙齒輥破碎機(jī)中，所述檢測裝置包括轉(zhuǎn)速傳感器和相位傳感器；所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在減速機(jī)的低速軸外伸端；所述相位傳感器裝在減速機(jī)的次高速軸。
[0016]本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)可以在安裝退讓機(jī)構(gòu)的兩個(gè)獨(dú)立控制的雙齒輥破碎機(jī)上實(shí)行相位的同步跟蹤控制，依據(jù)破碎機(jī)的多重非線性特性及其多重不確定因素，基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜控制對(duì)象轉(zhuǎn)速和相位同步跟蹤。
[0017]第二方面，本發(fā)明還公開了一種雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法，用于控制雙齒輥破碎機(jī)，所述雙齒輥破碎機(jī)包括由跟蹤控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一破碎齒輥、由跟蹤目標(biāo)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二破碎齒輥；所述方法包括如下步驟:動(dòng)力學(xué)方程構(gòu)建步驟，根據(jù)所述跟蹤控制電機(jī)和所述跟蹤目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩和傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼的非線性特征，構(gòu)建所述雙齒輥破碎機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程；同步步驟，根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)方程，檢測所述第一破碎齒輥和所述第二齒輥的轉(zhuǎn)速和相位，基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步。
[0018]進(jìn)一步地，上述雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法中，所述動(dòng)力學(xué)方程構(gòu)建步驟中，所述動(dòng)力學(xué)方程包括雙曲線穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)方程和螺旋線穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)方程。
[0019]進(jìn)一步地，上述雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法中，所述同步步驟進(jìn)一步包括:根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)方程，確定變結(jié)構(gòu)控制的反饋函數(shù)和切換函數(shù)；根據(jù)所述跟蹤控制電機(jī)在預(yù)定間隔時(shí)間內(nèi)所受內(nèi)外部擾動(dòng)情況確定內(nèi)外部擾動(dòng)參數(shù)，將所述內(nèi)外部擾動(dòng)參數(shù)輸入到所述跟蹤控制電機(jī)中；計(jì)算所述跟蹤控制電機(jī)在預(yù)定間隔時(shí)間的調(diào)整量，并將所述調(diào)整量傳輸給所述跟蹤控制電機(jī)；計(jì)算所述跟蹤目標(biāo)電機(jī)的在預(yù)定間隔時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)變化參數(shù)，并將所述狀態(tài)變化參數(shù)傳輸給所述跟蹤控制電機(jī)。
[0020]本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法可以在安裝退讓機(jī)構(gòu)的兩個(gè)獨(dú)立控制的雙齒輥破碎機(jī)上實(shí)行相位的同步跟蹤控制，依據(jù)破碎機(jī)的多重非線性特性及其多重不確定因素，基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜控制對(duì)象轉(zhuǎn)速和相位同步跟蹤。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1為雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖3為雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例中，控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖4為雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例的控制裝置中，變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖5為雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法實(shí)施例的步驟流程圖；
[0027]圖6為雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法中，同步步驟的控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0029]參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)示意圖。該雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例包括兩個(gè)電動(dòng)機(jī)100、兩個(gè)聯(lián)軸器200、兩個(gè)齒輥軸300、兩個(gè)破碎齒400、破碎機(jī)箱體500和齒輪箱600。
[0030]參照?qǐng)D2，圖2為一種雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。該實(shí)施例雙齒輥破碎機(jī)包括:由跟蹤控制電機(jī)110驅(qū)動(dòng)的第一破碎齒輥210、由跟蹤目標(biāo)電機(jī)120驅(qū)動(dòng)的第二破碎齒輥220、檢測裝置300，退讓機(jī)構(gòu)(未示出)以及控制裝置400。并且，檢測裝置300用于檢測第一破碎齒輥210和第二破碎齒輥220的轉(zhuǎn)速和相位；控制裝置400與檢測裝置300相連接，用于基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整第一破碎齒輥210和第二破碎齒輥220的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步。
[0031]本實(shí)施例雙齒輥破碎機(jī)可以在安裝退讓機(jī)構(gòu)的兩個(gè)獨(dú)立控制的雙齒輪破碎機(jī)上實(shí)行相位的同步跟蹤控制，依據(jù)破碎機(jī)的多重非線性特性及其多重不確定因素，基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜控制對(duì)象轉(zhuǎn)速和相位同步跟蹤。
[0032]下面，通過更多的實(shí)施例，對(duì)控制裝置400進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0033]參照?qǐng)D3，圖3為雙齒輥破碎機(jī)實(shí)施例中，控制裝置400的結(jié)構(gòu)框圖。
[0034]其中，控制裝置400包括順序連接的控制信號(hào)輸入模塊06、變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊03、系統(tǒng)多重?cái)_動(dòng)輸入模塊04、控制信號(hào)輸出模塊05;以及，連接于控制信號(hào)輸出模塊05與變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊03之間的反饋控制模塊01。控制裝置還包括前饋控制模塊02 ;前饋控制模塊02連接于控制信號(hào)輸入模塊06和變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊03之間。變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊03基于如下方式確定:根據(jù)跟蹤控制電機(jī)的非線性特征，構(gòu)建跟蹤控制電機(jī)自治系統(tǒng)的狀態(tài)方程及相平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并選用鞍點(diǎn)的雙曲線和焦點(diǎn)的螺旋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，作為變結(jié)構(gòu)滑膜控制器03。
[0035]參照?qǐng)D4，圖4為變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊03的結(jié)構(gòu)框圖，該變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊03包括相連接的控制單元31和切換單元32，控制單元31和切換單元32用于將雙齒輥破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)至一個(gè)流形上，雙齒輥破碎機(jī)在流形上的運(yùn)動(dòng)為漸進(jìn)穩(wěn)定。
[0036]進(jìn)一步地，反饋控制模塊01用于依據(jù)前一時(shí)間步長檢測的系統(tǒng)輸出與輸入的轉(zhuǎn)速和相位計(jì)算誤差量，并依據(jù)誤差量確定輸送給變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊03的當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)速的調(diào)整量。
[0037]—般來說，檢測裝置一般包括轉(zhuǎn)速傳感器和相位傳感器；轉(zhuǎn)速傳感器安裝在減速機(jī)的低速軸外伸端；所述相位傳感器裝在減速機(jī)的次高速軸。也就是說，傳感器的布置依據(jù)雙齒輥破碎機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)采用分離安裝，轉(zhuǎn)速傳感器安裝在減速機(jī)的低速軸外伸端上，而相位傳感器安裝在減速機(jī)的次高速軸上；并對(duì)控制時(shí)間步長和傳感器的精度進(jìn)行優(yōu)化處理。
[0038]第二方面，本發(fā)明還提供了一種雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法。參照?qǐng)D5，該方法用于控制雙齒輥破碎機(jī)，雙齒輥破碎機(jī)包括由跟蹤控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一破碎齒輥、由跟蹤目標(biāo)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二破碎齒輥以及退讓機(jī)構(gòu)；方法包括如下步驟:動(dòng)力學(xué)方程構(gòu)建步驟410，根據(jù)跟蹤控制電機(jī)和跟蹤目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩和傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼的非線性特征，構(gòu)建雙齒輥破碎機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程；同步步驟420，根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程，檢測第一破碎齒輥和第二齒輥的轉(zhuǎn)速和相位，基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整第一破碎齒輥和第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步。
[0039]本實(shí)施例雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法可以在安裝退讓機(jī)構(gòu)的兩個(gè)獨(dú)立控制的雙齒輥破碎機(jī)上實(shí)行相位的同步跟蹤控制，依據(jù)破碎機(jī)的多重非線性特性及其多重不確定因素，基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整第一破碎齒輥和第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜控制對(duì)象轉(zhuǎn)速和相位同步跟蹤。其中，動(dòng)力學(xué)方程構(gòu)建步驟中，動(dòng)力學(xué)方程包括雙曲線穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)方程和螺旋線穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)方程。
[0040]進(jìn)一步地，上述同步步驟420進(jìn)一步包括:根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程，確定變結(jié)構(gòu)控制的反饋函數(shù)和切換函數(shù)；根據(jù)跟蹤控制電機(jī)在預(yù)定間隔時(shí)間內(nèi)所受內(nèi)外部擾動(dòng)情況確定內(nèi)外部擾動(dòng)參數(shù)，將內(nèi)外部擾動(dòng)參數(shù)輸入到跟蹤控制電機(jī)中；計(jì)算跟蹤控制電機(jī)在預(yù)定間隔時(shí)間的調(diào)整量，并將調(diào)整量傳輸給跟蹤控制電機(jī)；計(jì)算跟蹤目標(biāo)電機(jī)的在預(yù)定間隔時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)變化參數(shù)，并將狀態(tài)變化參數(shù)傳輸給跟蹤控制電機(jī)。
[0041]下面，對(duì)本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0042]⑴本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法最主要的是研究如何根據(jù)雙齒輥破碎機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，構(gòu)建變結(jié)構(gòu)控制狀態(tài)方程的變結(jié)構(gòu)反饋控制函數(shù)和切換函數(shù)，以及它們對(duì)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響；
[0043]⑵本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法其次是要研究如何構(gòu)建前饋控制器結(jié)構(gòu)，以及它們對(duì)加快轉(zhuǎn)速和相位跟蹤過程動(dòng)態(tài)品質(zhì)的影響；
[0044]⑶本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法再其次的是要研究如何依據(jù)破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的相位跟蹤控制布置轉(zhuǎn)速和相位傳感器，以達(dá)到控制步長和控制精度的匹配[0045]具體而言，本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法包括如下幾個(gè)方面:
[0046]⑴雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制
[0047]①破碎機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征分析
[0048]建立系統(tǒng)雙齒輥破碎機(jī)動(dòng)力學(xué)方程，確定電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩和傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼的非線性特征，分析系統(tǒng)的瞬時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，特別是關(guān)于相位跟蹤同步運(yùn)行對(duì)初始條件的響應(yīng)，及其穩(wěn)定性的相平面分析方法。
[0049]②構(gòu)建變結(jié)構(gòu)控制的反饋控制函數(shù)和切換函數(shù)
[0050]雙齒輥破碎機(jī)的相位同步跟蹤控制采用的是如圖6所示變結(jié)構(gòu)復(fù)合前饋控制原理，它由跟蹤反饋通道1、前饋通道2、變結(jié)構(gòu)控制器3、內(nèi)外部擾動(dòng)輸入4，以及控制對(duì)象5所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)；其中最為重要的是設(shè)計(jì)基于跟蹤反饋的變結(jié)構(gòu)控制器。變結(jié)構(gòu)控制的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)反饋控制函數(shù)U(X)和切換函數(shù)S(X);其反饋控制函數(shù)U(X)必須是變結(jié)構(gòu)的，即U+(X)和U_(X)，它們決定了從初始擾動(dòng)狀態(tài)到達(dá)切換面S(X) = O的到達(dá)條件i < (U.> O或h < O，以及漸進(jìn)穩(wěn)定運(yùn)行的動(dòng)態(tài)品質(zhì)；而當(dāng)切換函數(shù)s (X) = O時(shí)，則系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)要么由U+(X)轉(zhuǎn)換為u_(x)，要么由u_(x)轉(zhuǎn)換為U+(X);切換函數(shù)和切換面s(X) = O選定決定了到達(dá)切換超面時(shí)初始狀態(tài)和超調(diào)量的大小，也就是決定了切換面內(nèi)滑動(dòng)模態(tài)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)；
[0051]③復(fù)合前饋控制通道和跟蹤反饋通道
[0052]復(fù)合前饋控制主要是從前饋通道引入輸入信號(hào)；跟蹤目標(biāo)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)受到外界干擾時(shí)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是一個(gè)時(shí)變參數(shù)，這種時(shí)變特性是通過32s引入系統(tǒng)的，而像普通控制系統(tǒng)只引入定常輸入，跟蹤系統(tǒng)也只按定常值進(jìn)行跟蹤，其結(jié)果必然不能令人滿意，引入(β ^ β 2S)輸入，可以加快跟蹤速度，甚至于可實(shí)現(xiàn)無誤差跟蹤，這只是一種理論意義上的無誤差，實(shí)際上是不可能的；前饋控制量中的待定系數(shù)按輸出對(duì)輸入的近似不變條件確定；引入前饋控制并不影響原系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。
[0053]跟蹤反饋通道I只引入輸出對(duì)輸入差值對(duì)應(yīng)的跟蹤調(diào)整量，自然系統(tǒng)中的不確定因素、非線性因素等影響都包含在輸出量中，因此反饋通道可以用來消除各種干擾所造成的影響；反饋通道中引入的(Φ^Φρ)只表明跟蹤控制也是隨跟蹤目標(biāo)的時(shí)變而變化，尤其是φρ突出了轉(zhuǎn)速調(diào)整對(duì)相位同步跟蹤的重要性；其待定的系數(shù)Φ” Φ2，(1可以按照變結(jié)構(gòu)到達(dá)條件確定。
[0054] ⑵傳感器的安裝及破碎輥齒對(duì)應(yīng)約束
[0055]本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法的硬件配置與通常的閉環(huán)控制系統(tǒng)基本一樣；其特殊點(diǎn)在于傳感器的安裝及破碎輥齒對(duì)應(yīng)約束；
[0056]應(yīng)用雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法中時(shí)，傳感器采用分離安裝，轉(zhuǎn)速傳感器安裝在減速機(jī)的低速軸外伸端上，而相位傳感器安裝在減速機(jī)的次高速軸上；因雙齒輥破碎機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速較低，必須對(duì)控制時(shí)間步長和傳感器的精度進(jìn)行優(yōu)化，即縮短控制時(shí)間步長，提高轉(zhuǎn)速傳感器的檢測精度，降低相位傳感器的檢測精度；
[0057]本系統(tǒng)所采用的齒輥轉(zhuǎn)鼓、聯(lián)軸器、減速機(jī)各軸的安裝都要受齒對(duì)齒的轉(zhuǎn)速同步和相位同步的約束，即上述各器件的安裝定位都要以保證雙齒輥上的輥齒相對(duì)應(yīng)為基準(zhǔn)。
[0058]綜上，本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法具有如下優(yōu)點(diǎn)
[0059]⑴所設(shè)計(jì)變結(jié)構(gòu)控制器能將系統(tǒng)引導(dǎo)到超面S(X) = O上，無論超面內(nèi)外的運(yùn)動(dòng)控制狀態(tài)都具有全局穩(wěn)定性和優(yōu)良的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。
[0060]⑵變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)對(duì)系統(tǒng)的攝動(dòng)具有完全自適應(yīng)性，即具有完全的魯棒性；系統(tǒng)中有多重不確定因素、多重非線性因素、以及描述表達(dá)式的復(fù)雜性，這些系統(tǒng)內(nèi)部因素，變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)都把它們視為干擾，這是因?yàn)闃?gòu)造的變結(jié)構(gòu)控制，使得這樣的攝動(dòng)對(duì)滑動(dòng)模態(tài)完全不發(fā)生影響；這就是變結(jié)構(gòu)控制受到人們重視的根本原因。
[0061]⑶能解決復(fù)雜控制問題；相位同步跟蹤問題是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的控制過程，出現(xiàn)了相位差就要通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)相位的同步，所以轉(zhuǎn)速的同步和調(diào)整就更重要；轉(zhuǎn)速的同步和調(diào)整控制又包括起動(dòng)控制和轉(zhuǎn)速同步跟蹤控制；這樣復(fù)雜的控制問題為變結(jié)構(gòu)控制提供了發(fā)揮作用的用武之地。
[0062]⑷理論上在轉(zhuǎn)換面上的滑動(dòng)模態(tài)是光滑的，但實(shí)際上由于系統(tǒng)存在運(yùn)動(dòng)慣性，在光滑模態(tài)又疊加上一個(gè)自振，即出現(xiàn)了抖動(dòng)；由于到達(dá)轉(zhuǎn)換面之前的運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定的，動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)品質(zhì)良好，也就是到達(dá)轉(zhuǎn)換面時(shí)系統(tǒng)的速度已經(jīng)降低即慣性減小，這種減小又與選取轉(zhuǎn)換函數(shù)和轉(zhuǎn)換面相關(guān)，其不穩(wěn)定雙曲線區(qū)域的大小對(duì)限制抖動(dòng)是至關(guān)重要的。
[0063]需要說明的是，本發(fā)明雙齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法的原理相似，相關(guān)之處可以前后互相參照，本發(fā)明在此不再贅述。
[0064]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙齒輥破碎機(jī)，包括: 由跟蹤控制電機(jī)(110)驅(qū)動(dòng)的第一破碎齒輥(210)、由跟蹤目標(biāo)電機(jī)(120)驅(qū)動(dòng)的第二破碎齒輥(220)、檢測裝置(300)，退讓機(jī)構(gòu)以及控制裝置(400); 其特征在于， 所述檢測裝置(300)用于檢測所述第一破碎齒輥(210)和所述第二破碎齒輥(220)的轉(zhuǎn)速和相位； 所述控制裝置(400 )與所述檢測裝置(300 )相連接，用于基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥(210)和所述第二破碎齒輥(220)轉(zhuǎn)速的實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙齒輥破碎機(jī)，其特征在于，所述控制裝置包括: 順序連接的控制信號(hào)輸入模塊(06)、變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊(03)、系統(tǒng)多重?cái)_動(dòng)輸入模塊(04)、控制信號(hào)輸出模塊(05);以及， 連接于所述控制信號(hào)輸出模塊(05)與所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊(03)之間的反饋控制模塊(01)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙齒輥破碎機(jī)，其特征在于，所述控制裝置還包括: 前饋控制模塊(02); 所述前饋控制模塊(02)連接于所述控制信號(hào)輸入模塊(06)和所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊(03)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙齒輥破碎機(jī)，其特征在于， 所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊(03)基于如下方式確定: 根據(jù)所述跟蹤控制電機(jī)的非線性特征，構(gòu)建所述跟蹤控制電機(jī)自治系統(tǒng)的狀態(tài)方程及相平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并選用鞍點(diǎn)的雙曲線和焦點(diǎn)的螺旋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，作為所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制器(03)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙齒輥破碎機(jī)，其特征在于， 所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊(03)包括相連接的控制單元(31)和切換單元(32)，所述控制單元(31)和所述切換單元(32)用于將所述雙齒輥破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)至一個(gè)流形上，所述雙齒輥破碎機(jī)在所述流形上的運(yùn)動(dòng)為漸進(jìn)穩(wěn)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙齒輥破碎機(jī)，其特征在于， 所述反饋控制模塊(01)用于依據(jù)前一時(shí)間步長檢測的系統(tǒng)輸出與輸入的轉(zhuǎn)速和相位計(jì)算誤差量，并依據(jù)所述誤差量確定輸送給所述變結(jié)構(gòu)滑膜控制模塊(03)的當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)速的調(diào)整量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的雙齒輥破碎機(jī)，其特征在于， 所述檢測裝置包括轉(zhuǎn)速傳感器和相位傳感器； 所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在減速機(jī)的低速軸外伸端； 所述相位傳感器裝在減速機(jī)的次高速軸。
8.一種雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法，用于控制雙齒輥破碎機(jī)，所述雙齒輥破碎機(jī)包括由跟蹤控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一破碎齒輥、由跟蹤目標(biāo)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二破碎齒輥以及退讓機(jī)構(gòu)； 其特征在于，所述方法包括如下步驟: 動(dòng)力學(xué)方程構(gòu)建步驟，根據(jù)所述跟蹤控制電機(jī)和所述跟蹤目標(biāo)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩和傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼的非線性特征，構(gòu)建所述雙齒輥破碎機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程； 同步步驟，根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)方程，檢測所述第一破碎齒輥和所述第二齒輥的轉(zhuǎn)速和相位，基于變結(jié)構(gòu)控制，通過調(diào)整所述第一破碎齒輥和所述第二破碎齒輥的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)兩個(gè)齒輥相位的同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法，其特征在于，所述動(dòng)力學(xué)方程構(gòu)建步驟中，所述動(dòng)力學(xué)方程包括雙曲線穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)方程和螺旋線穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)方程。
10.如權(quán)利要求9所述的雙齒輥破碎機(jī)相位同步跟蹤控制方法，其特征在于，所述同步步驟進(jìn)一步包括: 根據(jù)所述動(dòng)力學(xué)方程，確定變結(jié)構(gòu)控制的反饋函數(shù)和切換函數(shù)； 根據(jù)所述跟蹤控制電機(jī)在預(yù)定間隔時(shí)間內(nèi)所受內(nèi)外部擾動(dòng)情況確定內(nèi)外部擾動(dòng)參數(shù)，將所述內(nèi)外部擾動(dòng)參數(shù)輸入到所述跟蹤控制電機(jī)中； 計(jì)算所述跟蹤控制電機(jī)在預(yù)定間隔時(shí)間的調(diào)整量，并將所述調(diào)整量傳輸給所述跟蹤控制電機(jī)； 計(jì)算所述跟蹤目標(biāo)電機(jī)的在預(yù)定間隔時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)變化參數(shù)，并將所述狀態(tài)變化參數(shù)傳輸給所述跟蹤控制 電機(jī)。
【文檔編號(hào)】B02C4/08GK103962199SQ201310036786
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】楊素玲, 秦宇, 王大治 申請(qǐng)人:三一重型裝備有限公司