[发明专利]高振强振动机械的智能变频超前控制系统

权利要求书

1.一种高振强振动机械的智能变频超前控制系统，其特征在于由上位机、PLC、变频器、振动机、传感器构成闭环控制回路，上位机主要作编程设计及与PLC的通讯，实现程序下载和上存，同时可对PLC程序运行实时监控；PLC作为核心控制器，一方面与上位机交互实现编程调整，通过智能变频超前控制软件，将控制信号传输给变频器，实现对振动机的变频控制，另一方面又不断接受传感器传输的检测信号，通过其上积分放大器、计算器将振动机的振强等参数传输给上位机；变频器一端与PLC相连接，另一端与振动机的驱动电机相连接；通过智能变频控制使振动机的频率按照控制值变化，从而驱动振动机工作；传感器依靠磁力置于振动机上，达到对振动机高振强、瞬态超高振强及其作用时间的有效控制，以确保振动机的正常运行。

2.根据权利要求1所述的高振强振动机械的智能变频超前控制系统，其特征在于传感器选用压电加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的高振强振动机械的智能变频超前控制系统，其特征在于振动机选用振动磨。

4.权利要求1所述一种高振强振动机的智能变频超前控制系统的控制方法实施步骤：

1）多波变正弦曲线选择：多波变正弦曲线振频递增递减循环周期的振频时间变化规律，选用正弦曲线是由于其具有的连续性、无突变等特性，可增加系统的稳定性；采用多波变正弦曲线是适应振动机多频多幅的工作需要；振频递增递减则分别可产生系统所需的高振强及大振幅 ，以实现振动机特殊作业的需要；

2）循环周期设置分析：多波循环为奇数波周期，即7、9、11多波循环，是便于实现高振强的超前控制；波峰值前半周期递增、后半周期递减循环，中位波峰值最大，且递增递减循环关于循环周期中点对称，故只需控制递增循环，预计中位波峰值即可；当各正弦波波峰值较小时取波周期稍长，较大时取波周期稍短，实际运行的振动机振动参数由传感器传递给PLC，由于系统的振动特性和强非线性，会出现与设置波峰值相差较大的情况，此时需在递增段预先计算后续最大波峰值及作用时间是否超限，实施超限降幅功能，完成高振强的超前控制，保障系统的安全运行；

3）控制程序编制：为实现上述的功能，设置时间对应输出振频的正弦曲线循环变化图，据此图可进行坐标点的依次输入，完成控制程序编制，若设一个主循环由9波变正弦曲线组成，以中线对称分布，左侧递增右侧递减，取其振频均值为50 Hz，第一正弦曲线波周期为20s，变化幅度为10Hz；第二正弦曲线波周期为16s，以此类推，则可得各波曲线及总的9波变正弦曲线振频循环图；

4）超前控制功能分析：PLC控制程序编制主要考虑启动缓冲、主循环控制、正弦曲线程序、实测正弦曲线最大振强值与作用时间控制、对应振强预计值计算、数据采集程序等主要环节，若设循环周期为9波，则运行时，递增之前4波均进行中位波振强比例预测值计算，可有效防止中位波振强超限；任1波发现中位波振强预测值超限时，均应在此波未达之前比例下调之，以实现真正的超前控制功能：

5）超前控制软件设置：在递增循环中，取A、B、C、D点附近5ms区域传感器信号的最大振强值，分别与对应点的预计振强值作比较，超出的比例乘以E点的预计振强值，当得到的值大于振强限值，则把                                                的正弦变化幅度减少所超出的比例，以此类推，来保证E点最大振强不会超过设定的系统运行振强限值；此程序还可实现被减幅度的正弦变化曲线的对应额定振强也相应减少超出幅度，保证所有数值同步变化；

 上述控制功能实现的同时，当传感器信号所示振强超过15达到60s、超过16达到30s、超过18达到15s、超过20达到7s、超过22达到3s、超过24达到1s时，主循环均重新开始；

6）超限控制设置：本程序又设有实测振强主参数超限控制功能，当实际振强超过给定限值时，会使振动机停止工作；在运行启动开始到结束，所有的振强值和振幅值都会存入到PLC相应的存储器中，并经程序软件自动处理为对应的数据图表，以便对振动效果进行检验和分析；

7）程序调试：在程序调试过程中，模拟效果均在理想条件和环境下产生，当后期硬件接线后，实测值会出现一些较大偏离的情况，因此程序中以上所有数值都能实时修改，且修改后不影响程序功能，以便后期边调边改，以求达到最优效果；

8）超前控制系统的运行：本发明的调试运行经历预置程序数值、数据采集、数据整理、数据分析4个阶段；预置程序数值主要包括振幅限值、振强限值，经过数据采集整理，绘制成变频器输出振频、振动机实测振强、振幅-时间曲线图。