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惯性振动机的定量给科控制研究
刘树英刘杰韩清凯赵春雨 闻邦椿
(东北大学机械工程与自动化学院沈阳，1
10006)
摘要本文提出了对惯性给料机的振动电机转速的PID控制策略建立丁定量绘料控制系
统及其备环节的数学模型绐出了相应的传递函数框图，并进行了仿真研究。
美t词·惯性振动机；PID控制簧略；计算机仿真
随着工业生产的蓬勃发展，定量给料系统的需求也目益增大。如：烧结矿生产需要定
量给料，以保证产品质量：水泥生产需要定量给料，对生料进行配料，以保证生料的各种
成分比例恰当：发电用锅炉的供煤量需要均匀、稳定，保证煤完全燃烧。总之，对定量给
料设备的需求愈来愈迫切。因此，对惯性振动机的定量给料控制研究．具有重要的理论意
义和实际的应用价值。 ．
1振动定量给料系统的组成与工作原理
1．1振动定量给料系统的组成
本系统采用恒速配料方式，即恒速型电子秤皮带速度恒定不变。其振动定量给料系统
的组成如图1所示。定量给料控制是利用改变惯性振动给料机的振动电机频率来改变给料
量。
1．2定量给料系统的工作原理
图】 振动给料机定量控制系统组成框图
由图1知，当系统的皮带运动时，惯性振动给料机给料，物料由皮带输送出去。此时，
由速度传感器检测出皮带速度，由力传感器检测出皮带上的物料量，并把这两个量反馈给
01
单片机．计算出皮带上瞬时流量和积累流量，并显示结果。同时与设定的瞬时物料流量比
较，棱一定的控制律控帝4变频器，调节惯性振动给料机振动电机的转数，使输出的物料流
量跟踪设定值，从而实现物料流量的定量控制。
2．1 PID控制器的数学模塑
PID控制器的微分方程为：
巾)=K舯)+古脚m乃掣] (】)
式中，y(0Y口PID控制器的输出；岛为比例系数：瓦为微分时间常数：正为积分时间常数；
e(0为控制偏差，即P(，)=即。p?，SP和即分别为被控参数的设定值和实际值。
对式(1)进行拉氏变换，整理得出PID控制器的传递函数为：
F
Gpva=K口+寻+K,S (2)
式中ig为比例系数；置为积分系数，K,=K,T／T,，T为采样周期：赫为微分系数，蜀=≮『d，r：
s为拉普拉斯变量。
2．2执行机构的数学模型
振动电机与给料机组成了系统的执行机构——鼹性振动给料机。
2．2．1给料机的数学模型
给料机的瞬时给料量为：
Q(t)=％吐)(f)
式中Q(0N给料机的瞬时给料量；岛为比例系数；缸j)为振动电机的瞬时转速。
则给科机的传递函数为：
GI(s)=岛 (4)
2．2．2振动电机的数学模型
由电力拖动系统的动力学知，电机运动方程为：
M—M，：，塑
1
d，
电机电磁转矩Ⅳ为：
M=KM(Kff—H) r6)
将式(6)代入式(5)得：
H”
甄l(段f一月)一Mf=，半 【7)
式中，村——电机电磁转矩，Nm：^靠一电机轴上的负载矩，Nm：．卜
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