[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

说明书

本发明公开了一种基于PID控制的输送带张力协同自适应调节方法，计算输送带的单位时间内的平均物料质量、平均带速、以及物料质量流量；计算输送带最优运行带速；计算输送带理论最大张力差值，计算节能变频调速下的输送带所需的最小牵引力；按照输送带最优运行带速对输送带执行变频调速，调节输送带与驱动滚筒之间的当前包角量。本发明通过对输送带实时速度和张力值的监控，通过对驱动滚筒包角量的调节，可以有效地解决变速过程中输送带张力不平衡的问题，从而延长输送带使用寿命。

技术领域

本发明涉及传感与测控技术领域，具体涉及一种基于PID控制的输送带张力 协同自适应调节方法。

背景技术

作为煤矿开采中的一种关键连续运输装备，带式输送机可靠性高，易于依托 地形进行布置，在采区平巷、采区上下山、运输大巷及井口运输走廊等场所应用 广泛。因带式输送机启停需要依靠输送带张力作用进行缓冲，特别是需要根据输 送量不同及时调整张力，从而实现物料的平稳输送。因此，实现带式输送机张力 自动调节对保障带式输送机安全平稳输送有着重要的作用。

目前，带式输送机常用重锤拉紧、固定拉紧或自动拉紧等装置实现张力调节。 重锤拉紧装置通过调节重锤的重量从而调节拉紧力，适用于当输送带上的负载视 为恒定且输送带加速度恒定的运行条件。且长度大于50m并且满足一定下部安 装空间的带式输送机。固定拉紧装置通过固定拉紧滚筒位置保证皮带上的拉紧力 恒定不变，调整时需要暂停输送带运输，且这种拉紧方式的拉紧力需要依靠操作 人员的现场经验判断，工作效率低。自动拉紧装置可以实现实时调节输送带张力， 结构较为复杂且多适用于长距离运输。

综合来说，一个合理的张紧装置的位置及张力的输出，应该使整个输送带全 程张力适当，既能满足输送带正常运行需要的张力，也不会因为张力过大造成输 送带过度拉伸或滚筒超负荷运行等故障。因此，针对带式输送机张紧问题，设计 出一种实时检测、灵活度高、稳定高效的张紧系统是至关重要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于PID控制的输 送带张力协同自适应调节方法。本发明可实施性强、自动化程度高、安全可靠， 可以实现煤矿开采大小型带式输送机输送带张力的自适应控制。

本发明的上述目的通过以下技术手段实现：

一种基于PID控制的输送带张力协同自适应调节方法，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，