基于PID的无极绳绞车液压张紧系统的设计与研究

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1、2013年l0月机床与液压0ct．2l0l3第4l卷第19期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．41No．19DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．19．043基于PID的无极绳绞车液压张紧系统的设计与研究王成锋，寻增霞(中煤科工集团重庆研究院，重庆400700)摘要：介绍了无极绳绞车液压张紧系统的结构和工作原理，在忽略某些次要因素的基础上建立液压张紧系统的数学模型，根据无极绳绞车运输系统各已知量求得该数学模型传递函数的相关参数。利用MATLAB软件的Simulink模块对其模型进行了仿真分析，并通过PID控制器对张紧系

2、统加以校正，最后得到具有较好动态特性的张紧系统。关键词：无极绳绞车；液压张紧系统；PID控制中图分类号：TH137文献标识码：B文章编号：1001—3881(2013)19—151—4DesignandResearchonHydraulicTensionSystemofEndless-ropeWinchBasedonPIDWANGChengfeng．XUNZengxia、(ChongqingBranchofChineseCoalResearchInstitute，Chongqing400700，China)Abstract：Thestructureandworkin

3、gprincipleofhydraulictensionsystemofendless-ropewinchweredescribed．Themathemati．calmodelsofhydraulictensionsystembasedonignoringsomeoftheminorfactorswerebuilt，andtherelatedparametersoftransferfunctionofmathemariealmodelswereobtainedaccordingto出eknownparametersofendless．ropewinchtransD0

4、system．ThemodelwassimulatedandanalysisbyusingtheSimulinkmoduleofMATLABsoftware．Finallythetensioningsystemhasgainedbetterdynamiccharacteristicsthroughcorrectionbytheproportionalintegralanddifierential(PID)controller．Keywords：Endless-ropewinch；Hydraulictensionsystem；PIDcontrol液压张紧系统作为无极绳

5、绞车的关键部件之一，液压系统的组成如图1所示。其作用是为无极绳绞车牵引钢丝绳提供一定的初张1．2张紧系统的工作原理力，使得钢丝绳能够在驱动滚筒上产生足够的摩擦该张紧系统在绞车起动时，电磁换向阀6右位工力，从而有效地完成牵引任务。无极绳绞车在牵引过作，通过电机3带动齿轮泵4向张紧油缸9前腔充程中，常因为初张力不够而出现钢丝绳在摩擦滚筒上油，使油缸活塞杆向后移动从而产生张紧力，张紧力打滑现象，特别是随着无极绳运输距离的不断加长，大小通过比例溢流阀15控制。在正常运行时，用力运量的不断加大，钢丝绳在滚筒上打滑的现象尤为明传感器12对张紧力进行检测，当张紧力过小时，力显。钢

6、丝绳在摩擦滚筒上出现打滑，轻则引起牵引失传感器12发出增压信号，比例溢流阀15减小开口效，重则引发安全事故，因此，合理地选择和设计液量，液压缸前腔压力增大，从而增大张紧力。反之当压张紧装置是非常必要的。张紧力过大时，力传感器12发出减压信号，比例溢1液压张紧系统结构及工作原理流阀15增大溢流量，活塞杆前腔压力降低，从而减1．1液压系统的组成小张紧力；其次也可以通过截止阀14进行泄压，从而起到减小钢丝绳张力的作用。在此力传感器12还能对钢丝绳力跳变进行检测，当钢丝绳牵引力出现突Im油箱变时，相应的报警装置发出报警信号，提醒绞车司机2一粗过滤器3--电机停机检查。蓄能器

7、13．1和13．2的作用是补偿钢丝绳4一齿轮泵张力的微小波动；压力表8．1、8．2的作用是随时显5一细过滤器一电磁换向阀示供油回路和回油回路压力。卜液控单向阀2张紧系统的建模与仿真8__压力表张紧油缸无极绳绞车运输系统，通常在钢丝绳布置时先通l0_-张力平衡车过电葫芦将钢丝绳拉紧，再开启张紧装置，等钢丝绳ll一张紧钢丝绳12一力传感器松边达到应有的初张力后启动绞车，其可以有效地避l卜蓄能器14一截止阀免钢丝绳在摩擦滚筒上打滑，减少钢丝绳的磨损。l5_比例溢流阀设计的液压张紧装置的工作原理如图2所示。无极绳绞车正常运行时钢丝绳张紧力通过力传感器转化图1张紧系统液压