申请/专利权人：江苏五洋停车产业集团股份有限公司;江苏天沃重工科技有限公司

申请日：2024-02-29

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117861838A

主分类号：B02C25/00

分类号：B02C25/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：一种基于非线性积分滑模的固废制砂破碎机料位控制方法，采用一种固废制砂破碎机料位控制系统；建立固废制砂破碎机破碎过程的数学模型；建立固废制砂破碎机破碎过程的动力学模型；建立基于非线性积分滑模的固废制砂破碎机料位控制模型；运用李雅普诺夫稳定性理论进行基于非线性积分滑模的固废制砂破碎机料位控制方法稳定性分析；采用控制输入u，调节控制增益参数kp、ki、k、ε，使得系统的输出h＝x渐近于参数料位信号hdt＝xdt，实现对破碎机料位的稳定控制。该方法鲁棒性强、跟踪性能高，能避免传统积分滑模控制存在的积分器过饱和效应问题，对于固废制砂破碎过程实现自动化控制具有非常重要的经济和实用价值。

主权项：1.一种基于非线性积分滑模的固废制砂破碎机料位控制方法，采用一种固废制砂破碎机料位控制系统，所述固废制砂破碎机料位控制系统包括储料仓、刮板运输机、破碎机和控制器，所述储料仓的出料端设置在刮板运输机进料端的上方，所述破碎机的进料端设置在刮板运输机出料端的下方，所述控制器分别与储料仓、刮板运输机和破碎机连接；其特征在于，具体包括以下步骤；步骤一：建立固废制砂破碎机破碎过程的数学模型；S11：基于质量流量守恒定理，利用公式1表征储料仓输出物料流量和刮板运输机输出物料流量之间的关系，利用公式2表征刮板运输机运输物料的流量，利用公式3表征刮板运输机输出物料流量和破碎机输入物料流量之间的关系；Qct＝Qbt-τ1；Qbt-τ＝A1ρ1vt-τ2；Qit＝Qbt-τ3；式中，Qct为流出储料仓的流量，Qbt为流出刮板运输机的流量，τ为滞后时间，A1为刮板运输机在物料流方向上的物块的横截面积，ρ1为刮板运输机上物块分布密度，v为刮板运输机的运行速度，Qit为流进破碎机的流量；S12：针对破碎机破碎过程，由机腔内的物料平衡关系，根据公式4建立破碎机的动态数学模型； 式中，Qot为流出破碎机的流量，Qot＝αht，其中，α为破碎系数，A2为破碎机在物料流垂直方向的横截面积，ρ2为破碎机内物块分布的物料密度，ht为破碎腔物料高度；步骤二：建立固废制砂破碎机破碎过程的动力学模型；S21：将公式3和公式4进行结合得到公式5； 式中，A2为破碎机在物料流垂直方向的横截面积，ρ2为破碎机内物块分布的物料密度，ht为破碎腔物料高度，Qot为流出破碎机的流量；S22：将公式2和公式5进行结合得到公式6； S23：对公式6进行拉氏变换得到公式7；A2ρ2s+αHs＝A1ρ1Vse-τs7；S24：根据公式7得到破碎过程的传递函数，如公式8所示； 式中，K是由破碎过程的机械结构决定的常数，K＝A1ρ1α，T是由破碎过程的过程结构决定的常数，T＝A2ρ2α；S25：定义状态变量x＝ht，利用公式9中的状态空间方程表征固废制砂破碎机破碎过程动力学模型； 式中：g＝KT，ut＝vt，fx＝xT，dt＝gut-τ-ut；步骤三：建立基于非线性积分滑模的固废制砂破碎机料位控制模型；S31：利用公式10和公式11建立非线性积分滑模面；s＝kpz+kiσ10； 式中：z表示破碎机料位跟踪误差，z＝x-xd；其中，β为正的设计参数；S32：对公式10求导并结合公式9得到公式12； S33：利用公式13表征系统的控制输入u，利用公式14表征基于模型的补偿项ua，利用公式15表征鲁棒控制项us；u＝ua+usg13； us＝-δsigns-ks15；S34：将公式13、公式14和公式15代入公式12得到公式16； 式中，kp、ki、k、ε均为控制增益。步骤四：运用李雅普诺夫稳定性理论进行基于非线性积分滑模的固废制砂破碎机料位控制方法稳定性分析，得到系统全局渐近稳定的结果；S41：利用公式17定义李雅普诺夫函数； S42：对公式14求导并结合公式13得到公式18； S43：由公式18确定，采用控制输入u，能使得滑模变量s渐近稳定，将公式13、公式14和公式15作为控制器的控制输入，调节控制增益参数kp、ki、k、ε，使得系统的输出h＝x渐近于参数料位信号hdt＝xdt，实现对破碎机料位的稳定控制。

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