【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置及其控制方法，屬于礦山機械設備。
技術介紹
1、我國是典型的礦產資源大國，在儲量、開采利用率等方面均位于世界前列。提升系統是礦山生產的核心設備之一，直接影響礦山的生產效率和作業安全。當前我國礦用提升設備采用的結構形式普遍以串聯方式布置——電機輸出端連接減速器，減速器輸出端連接主軸，主軸外圓上設有輪轂，輪轂外側連接卷筒，該結構形式體積大、成本高、效率低、安全性不足。此外，在驅動類型方面，我國礦用提升設備大多采用傳統異步電動機或電勵磁同步電動機，傳統異步電動機的效率相對較低，啟動轉矩小，易過載，勵磁同步電動機由于轉子勵磁需要額外產生消耗，造成能源浪費，對負載變化敏感，維護成本高。在提供動力方面，通常依靠單個電機作為動力源，存在易過載、功率低，當電機出現故障后安全隱患較大等問題。
2、為解決上述問題，申請號為201310232074.3的專利技術申請公開了一種外轉子永磁電機直驅一體化礦井提升機，永磁電機與卷筒采用同軸直聯式，此種結構使提升機受力更加均勻，但該結構空間利用率較低，制造、安裝復雜，并且此提升機滾筒兩端軸承為非對稱結構，在動載荷情況下影響電機氣隙。
3、申請號為201310196130.2的專利，公開了一種內裝式永磁電機直驅卷筒的結構，內裝式永磁電機轉子外殼與提升機滾筒采用分體式設計，以軟連接連接，滾筒制動盤與端板為一體式設計，對電機尺寸鏈的要求嚴格，滾筒制動盤與端板為一體式設計，維護困難，加工工藝要求較高。
4、申請號為202311
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置及其控制方法解決現有技術中存在的能耗較高、使用壽命短，且效率和可靠性有待提升的問題。
2、本專利技術的技術解決方案是：
3、一種共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，包括心軸和用于支撐心軸左右兩端的支撐座，心軸設有左右兩個永磁外轉子提升結構，每個永磁外轉子提升結構包括卷筒、定子、永磁體、端蓋和用于制動卷筒的盤式制動器，卷筒內設有定子，且卷筒可轉動連接心軸，卷筒的兩端分別設有端蓋，卷筒內沿周向均勻設有轉子磁極槽，轉子磁極槽內設有永磁體，卷筒外纏繞用于連接負載的鋼絲繩，定子包括定子鐵芯支架、定子鐵芯和定子繞組，定子鐵芯支架設于心軸上，定子鐵芯支架設有定子鐵芯，定子鐵芯采用磁性槽楔，定子繞組設于定子鐵芯上，心軸設有用于容納定子繞組引出線的布線槽。
4、進一步地，兩個永磁外轉子提升結構中的一個卷筒為下出繩且另一卷筒為上出繩，在雙卷筒同轉向時實現分別連接的鋼絲繩不同的運轉方向。
5、進一步地，每個卷筒配備位置環pid控制器和編碼器，卷筒通過雙列球面滾子軸承支撐在心軸上并相對于心軸轉動。
6、進一步地，還包括水冷循環組件，水冷循環組件包括用于容納冷卻水的水箱、水泵、內部有孔道的軸套一、水冷管道、水腔、出水管道和內部有孔道的軸套二，心軸分別設有軸套一和軸套二，冷卻水由水泵從水箱中抽取后通過軸套一、水冷管道、定子鐵芯支架上的槽口后進入卷筒內部的水腔，再通過水腔的出口、出水管道、軸套二回流水箱。
7、一種上述任一項所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置的控制方法，包括以下步驟，
8、s1、在共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置啟動時，plc控制系統將初始頻率設定在超低頻范圍，plc控制系統同時監控和調節提升裝置的電流和電壓，通過逆變器逐步增加提升裝置的工作頻率直至達到預設的工作頻率，完成超低頻啟動；
9、s2、在兩個卷筒需要同步控制時，通過編碼器實時監測兩個卷筒的位移和速度，采用交叉耦合自適應控制方法實時調整雙卷筒同步轉速；
10、s3、在兩個卷筒包括卷筒a和卷筒b需要進行動態定位調節時，采用基于神經網絡的雙卷筒位置環pid控制定位方法實現兩個卷筒定位調節；
11、s4、在兩個卷筒需要進行換向時，采用基于神經網絡的雙卷筒位置環pid控制轉向方法實現兩個卷筒的速度和轉向控制；
12、s5、對共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置進行能量回收的再生制動。
13、進一步地，步驟s2，具體為，
14、s21、通過編碼器實時監測兩個卷筒的實際位移和實際轉速，并將實際轉速與期望轉速的速度誤差信號輸入速度環pi控制器，速度環pi控制器根據速度誤差信號生成q軸電流參考值、，并與實際q軸電流、分別進行比較，生成q軸電流信號誤差；
15、s22、將d軸的電流參考值設為零以保證最大化電機效率，通過分別比較q軸和d軸的參考電流與實際電流，生成q軸和d軸的電流信號誤差，電流環pi控制器接收q軸和d軸的電流信號誤差，調節輸出d軸電壓信號、與q軸電壓信號至電機一驅動器與電機二驅動器，電機一驅動器與電機二驅動器根據電流環pi控制器的輸出信號生成實際的電壓信號、，分別驅動兩個永磁外轉子提升結構pmsm1、pmsm2；
16、s23、編碼器將實時檢測到的兩卷筒位置信號進行比較，并將位置信號偏差輸出至自適應控制器mrac，自適應控制器mrac接收卷筒的轉速反饋信號，進行實時分析，計算出比例增益調整量、積分時間常數調整量和微分時間常數調整量，并輸出給pid控制器，以動態調整pid控制器的參數、、，pid控制器根據設定的參考值和反饋的實際轉速信號，生成電流控制信號并輸出至兩個電流環pi控制器，形成閉環控制，實現兩個永磁外轉子提升結構同步轉動的控制。
17、進一步地，步驟s3，具體為，
18、s31、在兩個卷筒包括卷筒a和卷筒b需要進行動態定位調節時，通過人機界面hmi獲取設定的參考位置和并發送給位置環pid控制器，編碼器實時監測雙卷筒的實際位置和并發送給位置環pid控制器；
19、s32、位置環pid控制器根據雙卷筒各自參考位置和卷筒實際位置計算位置誤差和，并根據pid控制算法輸出控制信號，神經網絡接受位置誤差信號和，確定雙卷筒的初始位置和狀態，然后根據位置誤差大小判定需要運動的卷筒和保持靜止的卷筒，并生成pid調整參數選擇調整卷筒；
20、s33、神經網絡將pid調整參數傳遞至pid控制器，pid控制器根據調整參數重新計算生成雙卷筒各自的速度參考信號，foc控制器根據pid控制器生成的速度參考信號生成d軸和q軸電壓指令，驅動器根據本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，包括心軸和用于支撐心軸左右兩端的支撐座，其特征在于：心軸設有左右兩個永磁外轉子提升結構，每個永磁外轉子提升結構包括卷筒、定子、永磁體、端蓋和用于制動卷筒的盤式制動器，卷筒內設有定子，且卷筒可轉動連接心軸，卷筒的兩端分別設有端蓋，卷筒內沿周向均勻設有轉子磁極槽，轉子磁極槽內設有永磁體，卷筒外纏繞用于連接負載的鋼絲繩，定子包括定子鐵芯支架、定子鐵芯和定子繞組，定子鐵芯支架設于心軸上，定子鐵芯支架設有定子鐵芯，定子鐵芯采用磁性槽楔，定子繞組設于定子鐵芯上，心軸設有用于容納定子繞組引出線的布線槽。
2.如權利要求1所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，其特征在于：兩個永磁外轉子提升結構中的一個卷筒為下出繩且另一卷筒為上出繩，在雙卷筒同轉向時實現分別連接的鋼絲繩不同的運轉方向。
3.如權利要求1所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，其特征在于：每個卷筒配備位置環PID控制器和編碼器，卷筒通過雙列球面滾子軸承支撐在心軸上并相對于心軸轉動。
4.如權利要求1所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提
5.一種權利要求1-4任一項所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置的控制方法，其特征在于：包括以下步驟，
6.如權利要求5所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置的控制方法，其特征在于：步驟S2，具體為，
7.如權利要求5所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置的控制方法，其特征在于：步驟S3，具體為，
8.如權利要求6所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置的控制方法，其特征在于：步驟S32中，根據位置誤差大小判定需要運動的卷筒和保持靜止的卷筒，具體為，
9.如權利要求5所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置的控制方法，其特征在于：步驟S4，具體為，
10.如權利要求5所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置的控制方法，其特征在于：步驟S5，具體為，
...【技術特征摘要】
1.一種共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，包括心軸和用于支撐心軸左右兩端的支撐座，其特征在于：心軸設有左右兩個永磁外轉子提升結構，每個永磁外轉子提升結構包括卷筒、定子、永磁體、端蓋和用于制動卷筒的盤式制動器，卷筒內設有定子，且卷筒可轉動連接心軸，卷筒的兩端分別設有端蓋，卷筒內沿周向均勻設有轉子磁極槽，轉子磁極槽內設有永磁體，卷筒外纏繞用于連接負載的鋼絲繩，定子包括定子鐵芯支架、定子鐵芯和定子繞組，定子鐵芯支架設于心軸上，定子鐵芯支架設有定子鐵芯，定子鐵芯采用磁性槽楔，定子繞組設于定子鐵芯上，心軸設有用于容納定子繞組引出線的布線槽。
2.如權利要求1所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，其特征在于：兩個永磁外轉子提升結構中的一個卷筒為下出繩且另一卷筒為上出繩，在雙卷筒同轉向時實現分別連接的鋼絲繩不同的運轉方向。
3.如權利要求1所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，其特征在于：每個卷筒配備位置環pid控制器和編碼器，卷筒通過雙列球面滾子軸承支撐在心軸上并相對于心軸轉動。
4.如權利要求1所述的共心軸雙自驅同步控制永磁外轉子提升裝置，其特征在于：還包括水冷循環組件，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：寇子明，吳娟，高貴軍，王彥棟，趙俊康，劉瑞，王譽廷，寇少凱，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：
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