[发明专利]一种深井提升机钢丝绳纵向低频振荡抑制方法及装置

说明书

一种深井提升机钢丝绳纵向低频振荡抑制方法，包括以下步骤：S1获取电机转轴处的加速度采样信号；S2将采样信号输入低频信号提取模块进行信号提取，提取后的信号输入加速度同步反馈补偿模块，以生成加速度增益补偿信号；S3将加速度增益补偿信号通过电流控制作用于电机，产生反馈补偿控制，增加钢丝绳的阻尼效应，消除提升系统中钢丝绳的纵向低频振荡。应用上述方法的装置，通过加速度传感器采集电机转轴加速度信号，并传送至同步补偿控制装置，生成加速度增益补偿信号，将该信号传送至电流控制器，对钢丝绳纵向低频振荡进行补偿控制。本发明只需要测量驱动电机转轴的加速度，即可实时反馈补偿由于钢丝绳弹性所引发的纵向低频振荡。

技术领域

本发明涉及电机电力传动控制领域，具体涉及一种深井提升机钢丝绳纵向低频振荡抑制方法及装置。

背景技术

直驱式矿用电机与矿井提升系统的滚筒直接连接，通过钢丝绳提升和下放运行载荷。滚筒和运行载荷之间的钢丝绳很长，由于钢丝绳本身弹性的特性，因此经常发生纵向低频振荡,尤其在提升机运动状态发生变化时，这里所说的纵向低频振荡是指因钢丝绳本身弹性特征而引发的竖直方向上的低频率振荡，此纵向低频振荡会对提升机控制系统产生影响，而系统中各个环节会又对钢丝绳产生的纵向低频振荡进行积分、放大，从而影响整个系统的稳定性。

为提高运行载荷的稳定性，常采用“S”形运行曲线来优化提升系统在起动、加速和减速阶段的运行速度，尽管上述方式能解决运行速度和加速度突然跳变问题，在一定程度上减小提升机钢丝绳纵向振荡，但由于钢丝绳的弹性作用，在不同的运行阶段时，运行载荷不能快速趋于稳定，当矿井深度和运行载荷增加时，该问题变得更加突出。目前，主要有两种解决方案被提出，方案一：在运行载荷上安装加速度传感器，增加一个比例积分(Proportional and Integrator，PI)控制器，将采集到的运行载荷加速度信号反馈到控制器进行电流补偿，该方法能有效控制运行的低频振荡，但矿井环境复杂，在运行载荷上安装加速度传感器比较困难，而且随着矿井深度的增加，安装和运行成本也会增加；方案二：根据钢丝绳的可测量机械参数或者提升系统钢丝绳数学模型采用估测算法估测出提升载荷速度值，该方案严重依赖所建立的提升系统钢丝绳数学模型，由于提升系统钢丝绳数学模型比较复杂，目前均采用近似模型，随着提升系统提升深度的增加，建立更加准确的数学模型难度更大，而且采用估测器进行估测，计算比较复杂，计算量很大，占用更多的软件资源。可见，目前针对提升系统钢丝绳纵向低频振荡并没有得到真正的解决。

发明内容

针对上述背景技术存在的问题，本发明提供一种基于电机转轴加速度增益补偿的抑制方法及装置，无需在运行载荷上安装额外的传感器和采用参数估测算法估测提升载荷速度值作为振荡补偿输入量，即可使提升机提升载荷变化时快速趋于稳定状态，方法简单，结构简单，节省成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种深井提升机钢丝绳4纵向低频振荡抑制方法，包括以下步骤：

S1获取电机转轴处的加速度采样信号；

S2将加速度采样信号输入至低频信号提取模块，以生成加速度同步反馈补偿模块输入信号，输入至加速度同步反馈补偿模块；

S3加速度同步反馈补偿模块首先将预先设定在该模块内的电机加速度给定信号和低频信号提取模块输出值作差得到待补偿差值，然后通过内置的比例(Proportional，P)控制器对上述信号调整增益，获取校正补偿系数，即加速度增益补偿信号；

S4将加速度增益补偿信号通过电流控制器作用于电机，对提升系统进行补偿控制，增加钢丝绳的阻尼效应，消除提升系统中钢丝绳的纵向低频振荡。

优选地，低频信号提取模块为低通滤波模块，其幅频特性为0dB，相频特性为0deg，截止频率为1Hz。

优选地，比例控制器通过以下方法获取加速度增益补偿信号：

1)基于以下公式获取比例(Proportional，P)控制器的参数：