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摘要:在假设罗氏线圈绕制均匀的前提下,分析了在实际应用中的各干扰因素对其精度的影响,包括:磁场干扰、被测电流导体位置的偏心及倾斜等,为分析罗氏线圈在实际使用中的精确度提供了理论支持.计算结果表明,各干扰因素均会一定程度上影响罗氏线圈的精度,其中,被测导体位置的倾斜对其影响最大....
[硕士论文] 张阳光
机械电子工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国电石产量的增加,电石出炉过程中的劳动强度大、工作环境恶劣、安全隐患大等问题越来越凸显,整个电石生产行业对电石的自动化、安全化生产以及电石企业的减员增效有了更迫切的需求,因此,电石出炉机器人得到了越来越广泛的应用。然而到目前为止,电石出炉机器人能够实现开眼、捅眼、清炉舌、堵眼等大部分的出炉操作的自动化,但均不能实现烧眼操作的自动化,严重阻碍了电石出炉过程的完全自动化。针对这种现状,本文以哈尔滨工业大学博实研究院开发的电石出炉机器人为基础,研究面向电石出炉机器人的自动烧眼控制方法。
  首先,研究交流电弧的物理特性,将烧穿器电弧等效为一个时变电阻,基于能量守恒定律以及电弧的物理特性,以电弧弧长作为输入量、电弧电流作为输出量、电弧电导作为状态变量建立了由微分方程描述的时域电弧模型。结合烧穿器电流的特点以及电流检测的研究现状,选择罗氏线圈作为烧穿器电流检测器件,并分析了各干扰因素对罗氏线圈的准确性的影响以及提出了相对应的抗干扰措施。
  其次,通过对烧穿器系统的组成原理的分析,分别建立了烧穿器电路系统模型以及烧穿器位置伺服跟踪系统模型,将两者相联立,建立了以控制系统的控制器的输出信号为输入、电弧电流为输出的烧穿器系统模型。为确定烧穿器系统模型中未知的模型参数,提出了基于实测数据对模型参数进行辨识的方法。
  再次,在建立烧穿器系统的基础上,从自动烧眼对控制系统的要求出发,设计了自动烧眼控制方法的控制策略,并通过理论分析计算得到使烧穿器电弧功率最大的电弧电流。针对烧穿器系统的非线性和时变性的特点,结合PID控制和BP神经网络控制的优点,提出了BP-PID控制方法,该方法能够实现PID参数的在线整定,并通过仿真分析对比了PID控制及BP-PID控制的控制效果。
  最后,基于电石出炉机器人搭建实验平台,分别开展了烧穿器系统模型参数的辨识实验,烧穿器系统模型的验证实验以及自动烧眼控制方法的验证实验。前两个实验结果表明了电弧模型以及烧穿器系统模型的正确性;后一个实验结果表明了基于PID控制和BP-PID控制的自动烧眼控制方法均能实现烧穿器的自动烧眼,且均能显著提高烧穿器电弧的热功率和烧眼效率。相对于目标功率产生的热能而言,在径向实验时,人工烧眼电弧产生的热量为其70.6%,PID控制下电弧产生的热量为其87.4%,BP-PID控制下电弧产生的热量为其98.5%;在轴向实验时,PID控制下电弧产生的热量为其85.5%,BP-PID控制下电弧产生的热量为其94.8%。
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