[发明专利]一种基于PID控制的输送带张力协同自适应调节方法

权利要求书

1.一种基于PID控制的输送带张力协同自适应调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过光电编码器获得输送带的单位时间T的瞬时带速，通过电子皮带秤获得输送带的单位时间T内的物料质量m，通过输送带上托辊和下托辊处设置的张力传感器获得对应的输送带张力，计算输送带的单位时间T内的平均物料质量m(T)、平均带速v(T)、以及物料质量流量M(T)；

步骤2、基于目标规划模型，计算输送带最优运行带速；

步骤3、计算包角圆弧上任意一研究点的张力P，计算输送带理论最大张力差值F′_max，计算节能变频调速下的输送带所需的最小牵引力F₀，通过调节第一液压杆和第二液压杆，使得实际输送带张力差值Ps在最小牵引力F₀和输送带理论最大张力差值F′_max之间，第一液压杆相较于第二液压杆靠近输送带的驱动滚筒，第一液压杆位于下行输送带下方，伸长时向上顶下输送带，缩回后不与下输送带接触；第二液压杆位于下行输送带上方，伸长时向下压下输送带，缩回后不与下输送带接触；

步骤4、变频器按照步骤2计算的输送带最优运行带速，对输送带执行变频调速，通过连接在驱动滚筒上的速度传感器，记录驱动滚筒上的加速度变化，并计算实时变速时刻之后的平均加速度为a，

通过周向粘贴在驱动滚筒上的压力传感器，获得输送带与驱动滚筒之间的当前包角量，

计算输送机实行加速过程中驱动滚筒的目标包角量，计算当前包角量与目标包角量的包角量差值，包角量差值进行PID运算获得第一液压杆的伸缩量，第二液压杆与下输送带接触但伸缩量不调节；

计算输送机实行减速过程中驱动滚筒的目标包角量，计算当前包角量与目标包角量的包角量差值，包角量差值进行PID运算获得第二液压杆的伸缩量，第一液压杆缩回不与下输送带接触。

2.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的输送带张力协同自适应调节方法，其特征在于，所述的步骤2的目标规划模型为：

其中θ₁＝cfLg(q_Rc+q_Ru+2q_Bcosδ)/η₁η₂

θ₂＝g(cfLcosδ+H)/η₁η₂

式中：

P_A为带式输送机驱动滚筒所需功率；

Q为带式输送机每小时运送的物料量；

Q_max为带式输送机每小时能承受的最大输送物料量；

L为带式输送机总水平投影长度；

H为带式输送机总垂直提升高度；

ρ为物料密度；

δ为输送带倾斜角；

q_B为单位长度输送带质量；

q_Rc为单位长度承载边旋转托辊质量；

Q_Ru为单位长度回程旋转托辊质量；

f为模拟摩擦系数；

g为重力加速度；

c为与带式输送机长度系数；

V_max为带式输送机满载下可承受的最大带速；

V_min为带式输送机运输散料最小带速；

η₁为传动效率；

η₂为机械效率；

t为单位时间内t时刻；

m(t+kT)为单位时间内t时刻起至k个单位时间后物料质量平均值；

v^*(t+(k+1)T)为t+(k+1)T时间后的输送带最优运行带速。

3.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的输送带张力协同自适应调节方法，其特征在于，所述的步骤3中，计算包角圆弧上任意一研究点的张力P基于以下公式

P＝P₂e^μθ

其中，P2为分离点B处张力值，μ为输送带与驱动滚筒之间的摩擦系数；λ为当前输送带与驱动滚筒之间的实际包角量，θ为输送带上分离点B与研究点P之间的包角量。