专利名称：带式输送机四机驱动功率平衡系统及功率平衡方法
技术领域：
本发明属于多电机机驱动功率平衡技术领域，尤其是涉及一种对适用于煤矿井下 的带式输送机进行控制的带式输送机四机驱动功率平衡系统及功率平衡方法。
背景技术：
目前，带式输送机多机功率平衡的方法主要有扭矩_转速控制法和电流控制功率 平衡法。其中，扭矩_转速控制法是利用电动机输出扭矩的大小直接反映电动机功率的大 小，再通过采集电动机输出扭矩调节驱动电动机的输出转速来达到多台电动机功率平衡的 目的，但这种方法在大功率情况下很少采用，主要是因为采集电动机扭矩常用的扭矩传感 器体积庞大，其体积远大于同功率电动机的大小，因而不适于煤矿井下安装使用。电流控制 功率平衡法是利用电动机电流的大小作为功率平衡的控制依据，继而调节驱动电动机的输 出功率达到多台电动机功率平衡，但这种方法存在精度不高等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电路设计 合理、体积小、接线方便、使用操作简便、智能化程度高且运行速度快的带式输送机四机驱 动功率平衡系统。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种带式输送机四机驱动功率 平衡系统，其特征在于包括电机工作电流检测单元、主电机驱动速度检测单元、对带式输 送机的四台驱动电机进行综合控制的模糊控制器和与模糊控制器相接的参数设置单元，所 述电机工作电流检测单元和所述主电机驱动速度检测单元均接模糊控制器，所述模糊控制 器分别与四台所述驱动电机相接；四台所述驱动电机分别为驱动电机一、驱动电机二、驱动 电机三和驱动电机四，且驱动电机一为主电机，驱动电机二、驱动电机三和驱动电机四均为 跟踪电机；所述电机工作电流检测单元包括分别对驱动电机一、驱动电机二、驱动电机三和 驱动电机四的工作电流进行实时检测且均接模糊控制器的电流检测单元一、电流检测单元 二、电流检测单元三和电流检测单元四；所述主电机驱动速度检测单元为对驱动电机一的 转速进行实时检测的驱动电机转速检测单元或对驱动电机一所驱动滚筒的速度进行实时 检测的滚筒转速检测单元。所述电流检测单元一、电流检测单元二、电流检测单元三和电流检测单元四分别 为电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三和电流互感器四；所述驱动电机转速检测单 元为转速传感器。还包括与模糊控制器相接的显示单元。所述模糊控制器为DSP控制器。同时，本发明还提供了一种控制精度高、功率平衡效果好且实现方便的带式输送 机四机驱动功率平衡方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、控制参数确定及设置根据实际控制需要，确定主电机驱动速度变化量控制范围[vsl，vs2]、主电机的理想驱动速度V和电机工作电流的变化量控制范围[Isl，Is2]，并 通过参数设置单元对模糊控制器的上述控制参数进行设置；步骤二、通过模糊控制器将主电机的驱动速度控制在[vsl，vs2]内且将三台跟踪电 机的工作电流均控制在[Isl，Is2]内，达到对四台驱动电机的驱动功率进行平衡的目的，其 功率平衡过程如下201、信号检测所述电流检测单元一和所述主电机驱动速度检测单元分别对所述 主电机的实时工作电流I1和实时驱动速度V1进行检测并将检测结果同步传送至模糊控制 器，同时所述电流检测单元二、电流检测单元三和电流检测单元四分别对驱动电机二、驱动 电机三和驱动电机四三台跟踪电机的实时工作电流12、13和I4进行检测并将检测结果同步 传送至模糊控制器；202、模糊推理模糊控制器根据步骤201中实时所检测的检测结果并结合步骤一中所设置的控制参数[vsl，vs2]、v和[Isl，IJ，且经过内部模糊推理同步对所述主电机和三 台跟踪电机此时的工作状态分别进行判断并相应得出各自的推理结果；其中，模糊控制器对所述主电机的模糊推理过程如下(a)计算所述主电机的实时速度变化量Δν = V1-V ；(b)将Δν与vsl和vs2进行大小比较当vsl< Δν< vs2时，说明所述主电机的实 时驱动速度V1处于速度控制范围内，此时模糊控制器得出不需对所述主电机的驱动速度进 行增减调整的推理结果；当Δ ν < Vsl时，说明所述主电机的实时驱动速度V1偏离速度控制 范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器得出应增大所述主电机驱动速度的推理结果； 当Δν > Vs2时，说明所述主电机的实时驱动速度V1偏离速度控制范围且处在正向偏离状 态，此时模糊控制器得出应减小所述主电机驱动速度的推理结果；而模糊控制器对三个所述跟踪电机的模糊推理过程均相同，且对于其中任一台跟 踪电机即被推理跟踪电机来说，其模糊推理过程如下(ρ)计算所述被推理跟踪电机的实时工作电流变化量Iil = Ii-I1，其中i = 2，3或 4；(q)将Iil与Isl和Is2进行大小比较当Isl < Iil < Is2时，说明所述被推理跟踪 电机的实时工作电流Ii处于工作电流控制范围内，此时模糊控制器得出不需对所述被推理 跟踪电机的工作电流进行增减调整的推理结果；当Iil < Isl时，说明所述推理跟踪电机的 实时工作电流Ii偏离工作电流控制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器得出应增大 所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；当Iil > Is2时，说明所述被推理跟踪电机的实 时工作电流Ii偏离速度控制范围且处在正向偏离状态，此时模糊控制器得出应减小所述被 推理跟踪电机工作电流的推理结果；203、形成控制规划表模糊控制器将步骤202中推理得出分别与四台驱动电机对 应的推理结果进行汇总，并形成控制规划表；204、控制输出模糊控制器根据所述控制规划表，相应分别向四台驱动电机输出 一个控制指令，控制四台驱动电机对各自的驱动速度或工作电流参数进行相应调整；之后， 返回至步骤201 ；在带式输送机的整个运行过程中，不断重复步骤201-204，即可实现四台驱动电机 的驱动功率平衡过程。
上述步骤(ρ)中计算出所述被推理跟踪电机的实时工作电流变化量Iil后，模糊 控制器还需对计算得出的Iil进行微分后求得所述被推理跟踪电机的实时工作电流变化率 Δ Iil ；此时，模糊控制器根据步骤201中所检测出的所述被推理跟踪电机的实时工作电流 Ii和当前所计算出的所述被推理跟踪电机的实时工作电流变化率△ Iil,即可估算得出所述 被推理跟踪电机下一时刻的工作电流变化量Ιη’，其中i = 2，3或4 ；之后，模糊控制器将计算得出的工作电流变化量Iil’和与Isl和Is2进行大小比较当Isl < In' < Is2时，说明估算得出的所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流V处于 工作电流控制范围内，此时模糊控制器得出不需对所述被推理跟踪电机的工作电流进行增 减调整的推理结果；当Iil' < Isl时，说明估算得出的所述被推理跟踪电机下一时刻的工作 电流Ii'偏离工作电流控制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器得出应增大所述被 推理跟踪电机工作电流的推理结果；当Ιη’ > Is2时，说明估算得出的所述被推理跟踪电机 下一时刻的工作电流Ii'偏离速度控制范围且处在正向偏离状态，此时模糊控制器得出应 减小所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；随后，模糊控制器根据上述对所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流变化量 Iil'的推理结果，相应向所述被推理跟踪电机输出一个控制指令，提前对所述被推理跟踪电 机的工作电流参数进行对应地控制调整。本发明与现有技术相比具有以下优点1、所用四机驱动功率平衡系统电路设计合理、成本较低且使用操作简便。2、体积小，移动方便，非常适合于煤矿井下使用，并且使用效果好，能有效克服现 有带式输送机多机功率平衡中所用扭矩-转速控制和电流平衡控制方法中所存在的多种 缺陷和不足。3、实用价值高，实现了各电机的功率分配比例与驱动力的分配比例接近，也实现 了多电动机功率平衡的智能控制，为长距离、大运量带式输送机可靠、高效运行创造了条 件。4、控制精度高且功率平衡效果好，各电机之间的电流差异小于5%。5、推广范围大，能实现两台以上电机的驱动功率平衡控制，并且实现方便，只需将 多台被控制电机分为一台主电机和多台跟踪电机即可。6、在控制算法中同时将电机的转速及工作电流作为比较对象，从而更加有利于提 高控制精度。7、以DSP控制器作为控制部件，充分提供了运算速度，从而提高了功率平衡系统 的整体效率。8、设计新颖合理，采用模糊控制方法将跟踪电机的工作电流与主电机的工作电流 加以比较，求得差值和差值微分，控制器根据差值和差值微分的大小以模糊语言，按照“专 家”经验给出调节指令进行控制。其控制原则是确定一台主电机和三台跟踪电机，并对主电 机的运行速度进行控制，使其符合现场对启动和运行的要求，同时以主电机的工作电流为 基准，控制其余三台跟踪电机，进行模糊调节，保证功率平衡。综上所述，本发明设计合理、体积小、成本低、使用操作简便且控制精度高、功率平 衡效果好，能有效解决现有多机功率平衡系统及其平衡方法所存在的体积大、不适宜在煤 矿井下使用、控制精度不高等多种缺陷和不足。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明四机驱动功率平衡系统的电路框图。图2为本发明四机驱动功率平衡方法的方法流程图。附图标记说明1-1-驱动电机一 ； 1-2-驱动电机二 ； 1-3-驱动电机三；1-4-驱动电机四； 2-模糊控制器；3-1-电流互感器一；3-2-电流互感器二； 3-3-电流互感器三；3-4-电流互感器四；4-转速传感器；5-参数设置单元； 6-显示单元。
具体实施例方式如图1所示的一种带式输送机四机驱动功率平衡系统，包括电机工作电流检测单 元、主电机驱动速度检测单元、对带式输送机的四台驱动电机进行综合控制的模糊控制器2 和与模糊控制器2相接的参数设置单元5，所述电机工作电流检测单元和所述主电机驱动 速度检测单元均接模糊控制器2，所述模糊控制器2分别与四台所述驱动电机相接；四台所 述驱动电机分别为驱动电机一 1-1、驱动电机二 1-2、驱动电机三1-3和驱动电机四1-4，且 驱动电机一 1-1为主电机，驱动电机二 1-2、驱动电机三1-3和驱动电机四1-4均为跟踪电 机。所述电机工作电流检测单元包括分别对驱动电机一 1-1、驱动电机二 1-2、驱动电机三 1-3和驱动电机四1-4的工作电流进行实时检测且均接模糊控制器2的电流检测单元一、电 流检测单元二、电流检测单元三和电流检测单元四。所述主电机驱动速度检测单元为对驱 动电机一 1-1的转速进行实时检测的驱动电机转速检测单元或对驱动电机一 1-1所驱动滚 筒的速度进行实时检测的滚筒转速检测单元。本实施例中，所述电流检测单元一、电流检测单元二、电流检测单元三和电流检测 单元四分别为电流互感器一 3-1、电流互感器二 3-2、电流互感器三3-3和电流互感器四 3-4。所述驱动电机转速检测单元为转速传感器4。同时，本发明还包括与模糊控制器2相 接的显示单元6，所述模糊控制器2为DSP控制器。如图2所示的一种带式输送机四机驱动功率平衡方法，包括以下步骤步骤一、控制参数确定及设置根据实际控制需要，确定主电机驱动速度变化量控 制范围[vsl，vs2]、主电机的理想驱动速度ν和电机工作电流的变化量控制范围[Isl，Is2]，并 通过参数设置单元5对模糊控制器2的上述控制参数进行设置。确定上述控制参数[vsl，vs2]、v和[Isl，Is2]时，均根据实际具体应用情况，并结合 大量经验数据估值推算得知。步骤二、通过模糊控制器2将主电机的驱动速度控制在[vsl，vs2]内且将三台跟踪 电机的工作电流均控制在[Isl，Is2]内，达到对四台驱动电机的驱动功率进行平衡的目的， 其功率平衡过程如下201、信号检测所述电流检测单元一和所述主电机驱动速度检测单元分别对所 述主电机的实时工作电流I1和实时驱动速度V1进行检测并将检测结果同步传送至模糊控 制器2，同时所述电流检测单元二、电流检测单元三和电流检测单元四分别对驱动电机二1-2、驱动电机三1-3和驱动电机四1-4三台跟踪电机的实时工作电流12、13和I4进行检测 并将检测结果同步传送至模糊控制器2。本实施例中，所述电流互感器一 3-1和转速传感器4分别对所述主电机的实时工 作电流I1和实时驱动速度V1进行检测并将检测结果同步传送至模糊控制器2 ；所述电流互 感器二 3-2、电流互感器三3-3和电流互感器四3-4分别对驱动电机二 1-2、驱动电机三1_3 和驱动电机四1-4的实时工作电流12、13和I4进行检测并将检测结果同步传送至模糊控制202、模糊推理模糊控制器2根据步骤201中实时所检测的检测结果并结合步骤 一中所设置的控制参数[vsl，vs2]、v和[Isl，IJ，且经过内部模糊推理同步对所述主电机和 三台跟踪电机此时的工作状态分别进行判断并相应得出各自的推理结果。其中，模糊控制器2对所述主电机的模糊推理过程如下(a)计算所述主电机的实时速度变化量Δ ν = V1-V ；(b)将Δν与vsl和vs2进行大小比较当vsl< Δν< vs2时，说明所述主电机的实 时驱动速度V1处于速度控制范围内，此时模糊控制器2得出不需对所述主电机的驱动速度 进行增减调整的推理结果；当Δ ν < Vsl时，说明所述主电机的实时驱动速度V1偏离速度控 制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器2得出应增大所述主电机驱动速度的推理结 果；当Δν> Vs2时，说明所述主电机的实时驱动速度V1偏离速度控制范围且处在正向偏离 状态，此时模糊控制器2得出应减小所述主电机驱动速度的推理结果。而模糊控制器2对三个所述跟踪电机的模糊推理过程均相同，且对于其中任一台 跟踪电机即被推理跟踪电机来说，其模糊推理过程如下(ρ)计算所述被推理跟踪电机的实时工作电流变化量Iil = Ii-I1，其中i = 2，3或 4；(q)将Iil与Isl和Is2进行大小比较当Isl < Iil < Is2时，说明所述被推理跟踪 电机的实时工作电流Ii处于工作电流控制范围内，此时模糊控制器2得出不需对所述被推 理跟踪电机的工作电流进行增减调整的推理结果；当Iil < Isl时，说明所述推理跟踪电机 的实时工作电流Ii偏离工作电流控制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器2得出应 增大所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；当Iil > Is2时，说明所述被推理跟踪电机 的实时工作电流Ii偏离速度控制范围且处在正向偏离状态，此时模糊控制器2得出应减小 所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果。具体而言，三台跟踪电机(即驱动电机二 1-2、驱动电机三1-3和驱动电机四1-4) 的模糊推理过程是建立在主电机(即驱动电机一 1-1)检测数据的基础上的，此处以驱动电 机二 1-2的模糊推理过程为例进行说明。具体而言，对所述被推理跟踪电机即驱动电机二 1-2进行模糊推理时首先，计算驱动电机二 1-2的实时工作电流变化量I21 = I2-I1,且对计 算得出的I21进行微分后求得驱动电机二 1-2的实时工作电流变化率Δ I210之后，将I21与 Isl和Is2进行大小比较当Isl < I21 < Is2时，说明驱动电机二 1-2的实时工作电流I2处于 工作电流控制范围内，此时模糊控制器2得出不需对驱动电机二 1-2的工作电流进行增减 调整的推理结果；当I21 < Isl时，说明驱动电机二 1-2的实时工作电流I2偏离工作电流控 制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器2得出应增大驱动电机二 1-2工作电流的推 理结果；当I21 > Is2时，说明驱动电机二 1-2的实时工作电流I2偏离速度控制范围且处在正向偏离状态，此时模糊控制器2得出应减小驱动电机二 1-2工作电流的推理结果。同理，对驱动电机三1-3和驱动电机四1-4的推理过程与对驱动电机二 1-2的推 理过程完全相同，并相应得出分别与驱动电机三1-3和驱动电机四1-4相对应的推理结果。203、形成控制规划表模糊控制器2将步骤202中推理得出分别与四台驱动电机 (即驱动电机一 1-1、驱动电机二 1-2、驱动电机三1-3和驱动电机四1-4)相应的推理结果 和分别与三台跟踪电机(即驱动电机二 1-2、驱动电机三1-3和驱动电机四1-4)相对应的 预估控制结果进行汇总，并形成控制规划表。204、控制输出模糊控制器2根据所述控制规划表，相应分别向四台驱动电机输 出一个控制指令，控制四台驱动电机对各自的驱动速度或工作电流参数进行相应调整；之 后，返回至步骤201 ；在带式输送机的整个运行过程中，不断重复步骤201-204，即可实 现四台驱动电机 的驱动功率平衡过程。同时，实际控制过程中，为避免控制滞后，步骤(ρ)中计算出所述被推理跟踪电机 的实时工作电流变化量Iil后，模糊控制器2还需对计算得出的Iil进行微分后求得所述 被推理跟踪电机的实时工作电流变化率△ Iil ；此时，模糊控制器2根据步骤201中所检测 出的所述被推理跟踪电机的实时工作电流Ii和当前所计算出的所述被推理跟踪电机的实 时工作电流变化率ΔΙη，即可估算得出所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流变化量 V，其中i = 2，3或4;之后，模糊控制器2将计算得出的工作电流变化量Ii/和与Isl和Is2进行大小比 较当Isl < In’< Is2时，说明估算得出的所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流Ii’处 于工作电流控制范围内，此时模糊控制器2得出不需对所述被推理跟踪电机的工作电流进 行增减调整的推理结果；当Iil' < Isl时，说明估算得出的所述被推理跟踪电机下一时刻的 工作电流Ii'偏离工作电流控制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器2得出应增大 所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；当Iil' > Is2时，说明估算得出的所述被推理跟 踪电机下一时刻的工作电流Ii'偏离速度控制范围且处在正向偏离状态，此时模糊控制器2 得出应减小所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；随后，模糊控制器2根据上述对所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流变化量 Iil'的推理结果，相应向所述被推理跟踪电机输出一个控制指令，提前对所述被推理跟踪电 机的工作电流参数进行对应地控制调整。具体而言，对所述主电机即驱动电机一 1-1进行控制时，模糊控制器2根据控制规 划表中与驱动电机一 1-1相对应的推理结果，具体是根据步骤(b)中推理得出的推理结果 对驱动电机一 1-1进行相应控制当步骤(b)中模糊控制器2得出的推理结果为不需对所 述主电机的驱动速度进行增减调整时，则模糊控制器2不对此时驱动电机一 1-1的转速进 行增减调整，即保持驱动电机一 1-1此时的转速不变；当步骤(b)中模糊控制器2得出的推 理结果为应增大所述主电机驱动速度时，模糊控制器2控制调整驱动电机一 1-1的转速增 大；相应地，当步骤(b)中模糊控制器2得出的推理结果为应减小所述主电机驱动速度时， 模糊控制器2控制调整驱动电机一 1-1的转速减小。所述模糊控制器2向驱动电机一 1-1 发送相应的控制指令后，驱动电机一 1-1则开始执行相应动作(即调整相应工作参数)，并 实现对驱动电机一 1-1转速进行控制调整的目的。之后，返回至步骤201，由电流互感器一3-1和转速传感器4分别对驱动电机一 1-1控制调整后的实时工作电流I1和实时驱动速度 V1进行检测，即进入下一次控制调整过程，如此不断重复。而三台跟踪电机(即驱动电机二 1-2、驱动电机三1-3和驱动电机四1-4)的控制 输出过程均相同，此处以驱动电机二 1-2的控制输出过程为例进行说明。具体而言对所述 主电机即驱动电机二 1-2进行控制时，模糊控制器2根据控制规划表中与驱动电机一 1-1 相对应的推理结果，具体是根据步骤(b)中推理得出的推理结果对所述被推理跟踪电机即 驱动电机二 1-2进行相应控制，具体是根据步骤(q)中推理得出的推理结果对驱动电机二 1-2进行相应控制当步骤(q)中模糊控制器2得出的推理结果为驱动电机二 1-2的实时 工作电流I2处于工作电流控制范围内时，模糊控制器2不对此时驱动电机二 1-2的工作电 流进行增减调整，即保持驱动电机一 1-1此时的工作电流不变；当步骤(q)中模糊控制器2 得出的推理结果为应增大驱动电机二 1-2的工作电流时，模糊控制器2控制调整驱动电机 二 1-2的工作电流增大；相应地，当步骤(q)中模糊控制器 2得出的推理结果为应减小驱动 电机二 1-2的工作电流时，模糊控制器2控制调整驱动电机二 1-2的工作电流增减小。同时，为解决控制滞后问题，步骤(ρ)中计算出驱动电机二 1-2的实时工作电流变 化量I21后，模糊控制器2还需对计算得出的I21进行微分后求得所述被推理跟踪电机的实 时工作电流变化率△ I21 ；此时，模糊控制器2根据步骤201中所检测出的驱动电机二 1-2的 实时工作电流I2和当前所计算出的驱动电机二 1-2的实时工作电流变化率Δ I21,即可估算 得出驱动电机二 1-2下一时刻的工作电流变化量I21 ’。之后，模糊控制器2将计算得出的 工作电流变化量V和与Isl和Is2进行大小比较当Isl < 121，< Is2时，说明估算得出的 所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流I2，处于工作电流控制范围内，此时模糊控制器2 得出不需对驱动电机二 1-2的工作电流进行增减调整的推理结果；当121’ < Isl时，说明估 算得出的驱动电机二 1-2下一时刻的工作电流12’偏离工作电流控制范围且处在负向偏离 状态，此时模糊控制器2提前控制增大驱动电机二 1-2的工作电流；当121’ > Is2时，说明 估算得出的驱动电机二 1-2下一时刻的工作电流12’偏离速度控制范围且处在正向偏离状 态，此时模糊控制器2提前控制减小驱动电机二 1-2的工作电流。另外，控制滞后问题也可 以通过更换运行速度快的控制芯片(即模糊控制器2)来解决。同理，对驱动电机三1-3和驱动电机四1-4的控制输出过程与对驱动电机二 1-2 的控制输出过程相同。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
一种带式输送机四机驱动功率平衡系统，其特征在于包括电机工作电流检测单元、主电机驱动速度检测单元、对带式输送机的四台驱动电机进行综合控制的模糊控制器(2)和与模糊控制器(2)相接的参数设置单元(5)，所述电机工作电流检测单元和所述主电机驱动速度检测单元均接模糊控制器(2)，所述模糊控制器(2)分别与四台所述驱动电机相接；四台所述驱动电机分别为驱动电机一(1-1)、驱动电机二(1-2)、驱动电机三(1-3)和驱动电机四(1-4)，且驱动电机一(1-1)为主电机，驱动电机二(1-2)、驱动电机三(1-3)和驱动电机四(1-4)均为跟踪电机；所述电机工作电流检测单元包括分别对驱动电机一(1-1)、驱动电机二(1-2)、驱动电机三(1-3)和驱动电机四(1-4)的工作电流进行实时检测且均接模糊控制器(2)的电流检测单元一、电流检测单元二、电流检测单元三和电流检测单元四；所述主电机驱动速度检测单元为对驱动电机一(1-1)的转速进行实时检测的驱动电机转速检测单元或对驱动电机一(1-1)所驱动滚筒的速度进行实时检测的滚筒转速检测单元。
2.按照权利要求1所述的带式输送机四机驱动功率平衡系统，其特征在于所述电 流检测单元一、电流检测单元二、电流检测单元三和电流检测单元四分别为电流互感器一 (3-1)、电流互感器二(3-2)、电流互感器三(3-3)和电流互感器四(3-4)；所述驱动电机转 速检测单元为转速传感器(4)。
3.按照权利要求1或2所述的带式输送机四机驱动功率平衡系统，其特征在于还包 括与模糊控制器(2)相接的显示单元(6)。
4.按照权利要求1或2所述的带式输送机四机驱动功率平衡系统，其特征在于所述 模糊控制器(2)为DSP控制器。
5.一种利用如权利要求1所述的带式输送机四机驱动功率平衡系统对带式输送机的 四台驱动电机进行功率平衡的方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、控制参数确定及设置根据实际控制需要，确定主电机驱动速度变化量控制范 围[vsl，vs2]、主电机的理想驱动速度V和电机工作电流的变化量控制范围[Isl，Is2]，并通过 参数设置单元(5)对模糊控制器(2)的上述控制参数进行设置；步骤二、通过模糊控制器(2)将主电机的驱动速度控制在[vsl，vs2]内且将三台跟踪电 机的工作电流均控制在[Isl，Is2]内，达到对四台驱动电机的驱动功率进行平衡的目的，其 功率平衡过程如下·201、信号检测所述电流检测单元一和所述主电机驱动速度检测单元分别对所述主 电机的实时工作电流I1和实时驱动速度V1进行检测并将检测结果同步传送至模糊控制 器(2)，同时所述电流检测单元二、电流检测单元三和电流检测单元四分别对驱动电机二 (1-2)、驱动电机三(1-3)和驱动电机四(1-4)三台跟踪电机的实时工作电流12、13和I4进 行检测并将检测结果同步传送至模糊控制器(2)；·202、模糊推理模糊控制器(2)根据步骤201中实时所检测的检测结果并结合步骤一 中所设置的控制参数[vsl，vs2]、v和[Isl，IJ，且经过内部模糊推理同步对所述主电机和三 台跟踪电机此时的工作状态分别进行判断并相应得出各自的推理结果；其中，模糊控制器(2)对所述主电机的模糊推理过程如下(a)计算所述主电机的实时速度变化量Δν= V1-V ；(b)将Δν与vsl和vs2进行大小比较当vsl< Δν< \2时，说明所述主电机的实时驱动速度V1处于速度控制范围内，此时模糊控制器(2)得出不需对所述主电机的驱动速度进 行增减调整的推理结果；当Δν < Vsl时，说明所述主电机的实时驱动速度V1偏离速度控制 范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器(2)得出应增大所述主电机驱动速度的推理结 果；当Δν > Vs2时，说明所述主电机的实时驱动速度V1偏离速度控制范围且处在正向偏离 状态，此时模糊控制器(2)得出应减小所述主电机驱动速度的推理结果；而模糊控制器(2)对三个所述跟踪电机的模糊推理过程均相同，且对于其中任一台跟 踪电机即被推理跟踪电机来说，其模糊推理过程如下(P)计算所述被推理跟踪电机的实时工作电流变化量Iil = Ii-I1，其中i = 2，3或4 ； (q)将Iil与Isl和Is2进行大小比较当Isl < Iil < Is2时，说明所述被推理跟踪电机 的实时工作电流Ii处于工作电流控制范围内，此时模糊控制器(2)得出不需对所述被推理 跟踪电机的工作电流进行增减调整的推理结果；当Iil < Isl时，说明所述推理跟踪电机的 实时工作电流Ii偏离工作电流控制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器(2)得出应 增大所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；当Iil > Is2时，说明所述被推理跟踪电机 的实时工作电流Ii偏离速度控制范围且处在正向偏离状态，此时模糊控制器(2)得出应减 小所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；203、形成控制规划表模糊控制器(2)将步骤202中推理得出分别与四台驱动电机对 应的推理结果进行汇总，并形成控制规划表；204、控制输出模糊控制器(2)根据所述控制规划表，相应分别向四台驱动电机输出 一个控制指令，控制四台驱动电机对各自的驱动速度或工作电流参数进行相应调整；之后， 返回至步骤201 ；在带式输送机的整个运行过程中，不断重复步骤201-204，即可实现四台驱动电机的驱 动功率平衡过程。
6.按照权利要求5所述的功率平衡方法，其特征在于步骤(ρ)中计算出所述被推理 跟踪电机的实时工作电流变化量Iil后，模糊控制器(2)还需对计算得出的Iil进行微分后 求得所述被推理跟踪电机的实时工作电流变化率△ Iil ；此时，模糊控制器(2)根据步骤201 中所检测出的所述被推理跟踪电机的实时工作电流Ii和当前所计算出的所述被推理跟踪 电机的实时工作电流变化率△ Iil,即可估算得出所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流 变化量Iil'，其中i = 2，3或4;之后，模糊控制器⑵将计算得出的工作电流变化量Iil’和与Isl和Is2进行大小比较 当Isl < Iil' < Is2时，说明估算得出的所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流V处于 工作电流控制范围内，此时模糊控制器(2)得出不需对所述被推理跟踪电机的工作电流进 行增减调整的推理结果；当Iil' < Isl时，说明估算得出的所述被推理跟踪电机下一时刻的 工作电流Ii'偏离工作电流控制范围且处在负向偏离状态，此时模糊控制器(2)得出应增 大所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；当Iil' > Is2时，说明估算得出的所述被推理 跟踪电机下一时刻的工作电流Ii'偏离速度控制范围且处在正向偏离状态，此时模糊控制 器(2)得出应减小所述被推理跟踪电机工作电流的推理结果；随后，模糊控制器(2)根据上述对所述被推理跟踪电机下一时刻的工作电流变化量 Iil'的推理结果，相应向所述被推理跟踪电机输出一个控制指令，提前对所述被推理跟踪电 机的工作电流参数进行对应地控制调整。
全文摘要
本发明公开了一种带式输送机四机驱动功率平衡系统及功率平衡方法，其系统包括电机工作电流检测单元、主电机驱动速度检测单元、参数设置单元和模糊控制器，四台驱动电机包括一台主电机和三台跟踪电机；其功率平衡方法包括步骤一、控制参数确定及设置；二、通过模糊控制器将主电机的驱动速度控制在[vs1，vs2]内且以主电机的实时电流参数为依据将三台跟踪电机的工作电流均控制在[Is1，Is2]内，实现四台驱动电机的驱动功率平衡。本发明设计合理、体积小、成本低、使用操作简便且控制精度高、功率平衡效果好，能有效解决现有多机功率平衡系统及其平衡方法存在的体积大、不适宜在煤矿井下使用、控制精度不高等多种缺陷和不足。
文档编号H02P5/46GK101826830SQ20101013470
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者曹保新, 李祖洲, 李耀辉, 田方, 程永军 申请人:陕西蒲白三通有限公司