[发明专利]一种双电机驱动的惯性式弛张筛控制系统

权利要求书

1.一种双电机驱动的惯性式弛张筛控制系统，其特征在于包括：计算机(12)、数据采集及控制器(17)、浮动筛框激振电机霍尔测速传感器(20)及固定筛框激振电机霍尔测速传感器(23)；固定筛框激振电机霍尔测速传感器(23)固定在固定筛框激振电机偏心块的传感器定位面上，浮动筛框激振电机霍尔测速传感器(20)固定在浮动筛框激振电机偏心块的传感器定位面上；双激振电机转速部分采取基于交叉耦合的转速同步控制，双激振电机偏心块的相位调节部分是通过两部分实现的，包括相位间接补偿和直接补偿两个环节，当双激振电机偏心块的相位差不在误差允许的范围内时，首先通过相位间接补偿环节使激振电机Π的转速增加或者减少，若双激振电机偏心块的相位差还没有满足要求，则通过相位直接补偿环节使激振电机Π的转速增加或者减少，使双激振电机偏心块的相位差在规定的误差范围内，相位直接补偿环节采用的是基于点动的Bang-Bang的控制策略；相位间接补偿环节的补偿量为：其中，ΔP(t)为双激振电机偏心块的相位差；速度和相位同步控制算法在计算机(12)中安装的Matlab/Simulink软件中搭建，并通过数据采集及控制器(17)实现控制；双激振电机偏心块的速度和相位信号通过固定筛框激振电机霍尔测速传感器(23)和浮动筛框激振电机霍尔测速传感器(20)进行检测，并将信号通过数据采集及控制器(17)的输入接口反馈到计算机(12)中进行处理；计算机(12)将控制信号输出到数据采集及控制器(17)，并通过数据采集及控制器(17)的输出接口将电压信号输出到双激振电机的变频器上，改变双激振电机的速度，使双激振电机的速度和相位均满足要求，其中所述激振电机Π为固定筛框激振电机或浮动筛框激振电机。

2.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的惯性式弛张筛控制系统，其特征在于：固定筛框激振电机霍尔测速传感器(23)和浮动筛框激振电机霍尔测速传感器(20)均包括测速芯片主体和安装在激振电机偏心块中心线上的磁钢片，当偏心块旋转到感应区域时，传感器就会产生一个低电平电压信号，离开感应区域，传感器感应出高电平电压信号，通过高低电平的占空比进而计算出激振电机的转速，在数据采集及控制器上设置一个相同的传感器时间基准，由固定筛框激振电机霍尔测速传感器(23)和浮动筛框激振电机霍尔测速传感器(20)反馈回来的脉冲信号计算出固定筛框激振电机偏心块和浮动筛框激振电机偏心块的相位差。

3.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的惯性式弛张筛控制系统，其特征在于：数据采集及控制器(17)由接口输入部分，接口输出部分组成，固定筛框激振电机霍尔测速传感器(23)和浮动筛框激振电机霍尔测速传感器(20)将采集回来的激振电机偏心块的脉冲信号反馈到数据采集及控制器(17)的输入接口，通过算法将脉冲信号转化为速度和相位信号，以此来判断双偏心块的速度是否同步，双偏心块的相位差是否满足允许的误差范围；数据采集及控制器(17)通过输出接口对两台变频器输出不同的电压信号，进而改变双激振电机的转速，使激振电机偏心块的速度和相位均达到要求。

4.根据权利要求1所述的一种双电机驱动的惯性式弛张筛控制系统，其特征在于：所述双电机驱动的惯性式弛张筛中固定筛框和浮动筛框的力学模型为：

固定筛框和浮动筛框沿x和Z方向的绝对位移振幅和激振力超前绝对位移振幅的相位差角分别为：

上式中：m₁，m₂：固定筛框和浮动筛框的质量；

k_x，k_z，c_x，c_z：剪切橡胶弹簧沿x和z方向的等效刚度和阻尼系数；

k₁，k₂：隔振橡胶弹簧沿x和z方向的等效刚度；

∑m₀是偏心块的质量，激振力幅值P＝∑m₀ω²r；

r：偏心块旋转半径；

ω：激振电机转动的角速度；

t：时间；

x₁＝A₁cosθ₁＝A₁cos(ω₁t-α₁)，x₂＝A₂cosθ₂＝A₂cos(ω₂t-α₂)；

z₁＝B₁sinθ₃＝B₁sin(ω₁t-β₁)，z₂＝B₂sinθ₄＝B₂sin(ω₂t-β₂)；

x₁，x₂，z₁，z₂：固定筛框和浮动筛框沿x和z向的绝对位移；

A₁，A₂，B₁，B₂：固定筛框和浮动筛框沿x和z方向的绝对位移振幅；

θ₁，θ₂：固定筛框和浮动筛框沿x方向振动位移的相位角；

θ₃，θ₄：固定筛框和浮动筛框沿z方向的振动位移相位角；

A，B：固定筛框和浮动筛框沿x和z方向的相对位移振幅；

ω₁，ω₂：固定筛框激振电机和浮动筛框激振电机实际旋转情况下的角速度；

α_x：x方向激振力超前相对位移的相位差角；

α_z：z方向激振力超前相对位移的相位差角；

α₁，α₂：固定筛框和浮动筛框沿x方向激振力超前绝对位移振幅的相位差角；

β₁，β₂：固定筛框和浮动筛框沿z方向激振力超前绝对位移振幅的相位差角；

m′₁，m′₂：固定筛框和浮动筛框的等效质量；

u：固定筛框和浮动筛框等效质量之比：u＝m′₁/m′₂；

z_x：x方向的频率比：z_x＝ω/ω_x；

z_z：z方向的频率比：z_z＝ω/ω_z；

ω_x：x方向系统的固有圆频率：

ω_z：z方向系统的固有圆频率，

b_x：x方向的阻尼比，b_x＝c_x·(2mω_x)^-1；

b_z：z方向的阻尼比，b_z＝c_z·(2mω_z)^-1；

γ₁，γ₂：固定筛框和浮动筛框沿x方向的相对相位差角；

固定筛框和浮动筛框沿z方向的相对相位差角。