[发明专利]高振强振动机械的智能变频超前控制系统

说明书

技术领域                                                             

本发明涉及的是一种高振强振动机械的智能变频超前控制系统，特别是一种高振强振动机械的基于智能变频的超前控制系统，属于振动利用工程技术领域。

背景技术

在很多情况下，振动机械需要系统在工作过程中产生的振动，具有高振动强度（简称高振强）的特点，具有宽的功率谱曲线的振动性能，来完成一些特殊的作业内容，如振动筛机的透筛率过低、卡筛、板结；振动磨机粉体的不细化、易团聚、反粉碎；各种料仓、料斗、溜槽的仓壁振动工作中物料粘结、起拱、滞留的非正常运动；振动混料机中某些多种物料混合的混合均匀度不高、混合效率过低, 变质量振动输送机中的瞬态输送物料集聚的分散、排解等问题，一般振强的振动机械对于这些问题的解决是无能为力的。

然而振动机械的高振强可以在系统中形成一种足够的强振动应力场，这种高振强及其形成的强振动力场，能打乱物料系统有序的固有振频分布，提高物料的冲击、碰撞或剪切、挤压能力，有利于解决上述振动机械某些特殊的作业要求，但系统产生具有一定持续时间的高振强或瞬态超高振强运动状态，若不能进行及时、有效控制，将可能引发如下问题：

（1）振动机械局部机体结构强度薄弱处易扭曲、易损坏，而机体质量增加会导致系统能耗、成本迅速增加；

（2）主振弹簧崩裂、激振器轴承过早失效、振动体及振动电机发热甚至烧毁，主要零部件维修频次显著增加；

（3）对基础的振动力明显提高、系统噪声大幅攀升，使操作者和周边环境受到严重影响或无法忍受；

（4）当系统达到或进入高次共振模态区时，将会出现部件瞬间破坏或整机瘫痪、报废，后果不堪设想。

普通的控制系统对解决上述问题是无能为力的。国内外研究将变频技术用于振动机械的报道很多，苏丹应用欧姆龙PLC与上位机通信实现振动机的变频控制，李来强将神经网络用于振动机阻尼特性的识别等等，但涉及高振强振动机械的基于智能变频的超前控制问题未见报道。

发明内容

本发明目的是针对现有技术中的上述问题，提供一种高振强振动机械的智能变频超前控制系统，是一种高振强振动机械的具有智能变频功能的超前控制系统，由上位机、PLC、变频器、振动机、传感器5部分构成；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，可实现编程调整；另一方面通过PLC的智能变频超前控制软件（简称超前控制软件），实施对变频器的变频控制，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。

由于高振强状态下的强非线性和特性振动，会使样机运行时实际振强等主参数与预设值相差甚远，出现参数超限超时问题，使系统瞬间失效或瘫痪；构建基于智能变频的超前控制系统，进行加速度、振强、振幅等主参数的在线监测，通过传感器信号放大，经PLC的模数转换、识别算法模块，对后续振强等主参数的变化规律及可能极值点，进行数据挖掘、超前计算，再经约束条件判断推理修正，进行变频控制决策，避免出现振强等主参数的超限或超时给系统带来的不利影响，实现对磨机的超前控制和系统可靠运转。

在进行理论分析和实验的基础上，构建的智能变频超前控制系统，实施多波变正弦振频递增递减循环曲线，进行振动参数的在线监测，实现实测前波主参数，预测计算中后波的最大值，经约束条件判断超限超时数值，进行超前减幅功能，且设置降幅不够的实际主参数急停功能，达到对振动机械实际高振强值、瞬态超高振强限值及其作用时间的有效控制的目的，使振动机中由高振强形成的强振动力场能得以有效控制，保确系统机体结构及主要零部件的正常功能。

变频曲线设置成为具有对称特点的多波变正弦曲线振频递增递减循环周期特性的变频控制曲线，在前半周期的递增区段的前1-2波上，完成对振动机上传感器反馈主参数信息的实时处理，实现实测前波智能预测计算中波最大值及超前控制减幅功能，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的目的。

一种高振强振动机械的智能变频超前控制系统是采取以下技术方案实现：