馬平輝

摘要：保障井下液壓伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有助于井下作業(yè)的安全穩(wěn)定，本文從小數(shù)分頻引發(fā)的系統(tǒng)運行不穩(wěn)問題做出相關(guān)研究，提出了換流波頭統(tǒng)一前移具體解決辦法，旨在提升伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為井下作業(yè)順利進行提供保障。

關(guān)鍵詞：液壓伺服系統(tǒng);驅(qū)動控制系統(tǒng);分析

引言

井下液壓伺服控制系統(tǒng)廣泛地被應(yīng)用于工程機械應(yīng)用領(lǐng)域，該控制系統(tǒng)依據(jù)液壓傳動機理對故障實施排查，并且集小體積、小質(zhì)量、寬調(diào)速范圍等優(yōu)勢于一身，更容易對故障進行檢查，保證控制工作的順利完成，實現(xiàn)施工安全。于井下液壓伺服控制系統(tǒng)中對其驅(qū)動控制系統(tǒng)進行研究，使得井下液壓伺服系統(tǒng)性能更優(yōu)穩(wěn)定性更強，對于保證液壓伺服控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供保障。

在井下液壓驅(qū)動作業(yè)中，交交變頻器應(yīng)用普遍，這是由于其利用晶閘管實現(xiàn)控制，晶閘管的內(nèi)存量可以實現(xiàn)很大數(shù)值，同時交交變頻器價格很低，有利于實現(xiàn)低速條件下較高的電機性能。本文針對交交變頻器在線計算無法滿足帶載值隨時改變的井下液壓伺服系問題，所以下文對一些頻段點進行離線計算，在離線基礎(chǔ)上討論優(yōu)化問題，使得其輸出較好的對稱波。

小數(shù)分頻實現(xiàn)原理

由于離線計算方式可以做出有限的頻段求解，即離線能做到的在于液壓伺服控制的有級調(diào)速（速度變化值僅在幾個固定值當(dāng)中變化），所以針對這一缺點，很早之前就已經(jīng)出現(xiàn)了小數(shù)分頻的說法，但是出于電源波取值非整和換流波因素，小數(shù)分頻的說法發(fā)展很慢。該文中實現(xiàn)了對換流波頭的位移保證系統(tǒng)平穩(wěn)狀態(tài)。

小數(shù)分頻相比于整數(shù)分頻而言，其運行更為復(fù)雜，因為整數(shù)操作是存在一定時間間隔的，小數(shù)操作則間隔時間極短，幾乎存在連續(xù)操作狀態(tài)，小數(shù)分頻不存在一個定數(shù)的周期間隔，這是和整數(shù)分頻的最大的不同之處。

換流波頭統(tǒng)一前移原理

環(huán)流的存在與否對于液壓伺服控制系統(tǒng)的正常順利運行有關(guān)，它影響到控制系統(tǒng)的性能狀態(tài)和容量大小，自然無環(huán)流才是控制系統(tǒng)正常的運行條件，而錯位沒有環(huán)流雖然也是環(huán)流不存在但屬于錯位使其環(huán)流消失，這樣會給控制系統(tǒng)帶來死區(qū)，不利于液壓伺服控制系統(tǒng)的整體帶載水平，對于環(huán)流存在的情況，系統(tǒng)就需要一個內(nèi)存更大的電抗設(shè)備對環(huán)流所屬區(qū)域進行控制，阻止換流在整個系統(tǒng)的擴散。若要實現(xiàn)自然無環(huán)流的狀態(tài)，可以于控制系統(tǒng)零點區(qū)域加上一處換流波頭，這樣就達到其中一個晶閘管的反并聯(lián)狀態(tài)的換流。如此一來，就能讓整個系統(tǒng)處于自然沒有環(huán)流存在的平穩(wěn)狀態(tài)。

小數(shù)分頻相較于整數(shù)分頻而言，換流波頭的位置更難選擇，這是因為液壓伺服控制系統(tǒng)的帶載容量取值區(qū)域就可以對整數(shù)分頻的換流波頭提供依據(jù)，即液壓伺服控制系統(tǒng)帶載時發(fā)生的功率因數(shù)角就加上具有對稱性質(zhì)的三相換流波頭很容易就能對換流波頭位置實現(xiàn)精準(zhǔn)定位;而小數(shù)分頻則不然，首要表現(xiàn)于換流波頭無對稱性可言，很難發(fā)現(xiàn)任何兩組的自然無環(huán)流情況下的換流區(qū)域是一樣的，各自有各自的換流位置，所以這就給液壓伺服控制系統(tǒng)帶來了極為不穩(wěn)定的因素。正因如此，小數(shù)分頻于液壓伺服控制系統(tǒng)中很少得到使用。該文實驗了統(tǒng)一對三相換流波頭進行向前位移，發(fā)現(xiàn)能對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行優(yōu)化，三相換流波頭的對稱性也能顯示出來，這對于液壓伺服控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作具有重要價值。

換流波頭的使用

將換流波頭應(yīng)用于相同的反并聯(lián)的晶閘管就能夠阻止環(huán)流的發(fā)生。由于晶閘管屬于半控性質(zhì)的部件，只要導(dǎo)通了即使關(guān)掉觸發(fā)脈沖也無法使其停止，若想去觸發(fā)下一個晶閘管需要待所受的電壓電流表現(xiàn)是正的時候大于想要關(guān)掉的晶閘管或者所受的電壓電流表現(xiàn)是負(fù)的時候小于想要關(guān)掉的晶閘管。如此一來才能夠?qū)崿F(xiàn)想換流的晶閘管中發(fā)生明顯的換流波頭。

引發(fā)換流波頭的出現(xiàn)是對液壓伺服控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要保證，保證自然無環(huán)流，同時較大的換流波頭范圍能夠?qū)σ簤核欧刂葡到y(tǒng)功率因數(shù)角大范圍的波動產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)，能夠及時對系統(tǒng)的不同帶載做出相適應(yīng)的變化。

換流波頭統(tǒng)一前移

根據(jù)上述換流波頭統(tǒng)一前移原理敘述可以得知，小數(shù)分頻時三相波的波形呈現(xiàn)不對稱的狀態(tài)，正是因為這種不對稱，才會導(dǎo)致整個液壓伺服控制系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。本文中通過對三相換流波頭位置統(tǒng)一前移，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是有利于液壓伺服控制系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行的，要注意前移的角度要依據(jù)液壓伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的容量進行安排，統(tǒng)一前移行為是為了實現(xiàn)移動的角度一致，前移可能會發(fā)生三相換流波頭微微不那么對稱，但結(jié)果反應(yīng)出這不是影響液壓伺服控制驅(qū)動系統(tǒng)整體平穩(wěn)運行的最重要因素。

系統(tǒng)仿真原理及效果分析

系統(tǒng)仿真的原理即通過仿真軟件，于軟件中輸入系統(tǒng)運行的程序，系統(tǒng)運行的效果直接就能夠于仿真軟件中展示出來。本文對小數(shù)分頻條件下實現(xiàn)換流前移后的實驗結(jié)果應(yīng)用的仿真系統(tǒng)為 MATLAB/Siimulink 仿真，為提升系統(tǒng)性能，仿真設(shè)計應(yīng)用零式接法，同時于系統(tǒng)中從三相至交交變頻器的駛?cè)肟谔砑幼儔浩?，實現(xiàn)三相變六相輸出，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)同一時間段內(nèi)電壓的波段顯示之前的兩倍數(shù)量。下圖展示的是17/6小數(shù)分頻下的仿真結(jié)果，仿真帶載設(shè)定為10N，系統(tǒng)仿真結(jié)果顯示0.9秒時控制系統(tǒng)就實現(xiàn)了穩(wěn)定運行，驅(qū)動轉(zhuǎn)速于0.2%以內(nèi)變化，趨于平穩(wěn)。通過仿真，可以得出于整數(shù)分頻之間隨意添加小數(shù)分頻，利用該系統(tǒng)運作控制方式就能實現(xiàn)控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，也為理論界提供理論支持。

結(jié)語

本文對于井下液壓伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的小數(shù)分頻引發(fā)的系統(tǒng)運行不穩(wěn)問題做出相關(guān)研究并提出了解決辦法，即于小數(shù)分頻中對換流波頭的作用進行分析，發(fā)現(xiàn)實行換流統(tǒng)一前移達到對稱換流波，對于保證自然環(huán)流下系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行有利，并且運用仿真軟件對理論體系進行仿真，實驗結(jié)果表明此方法在保證井下液壓伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行上具有有效性。

參考文獻

劉振宇.井下液壓伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)研究[J].煤礦機械，2018，39（3）：139–140.

趙升噸，魏樹國，王軍.液壓伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的分析[J].伺服控制，2006（6）：16–23.

范子榮，滕青芳.液壓伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機仿真，2014，31（7）：183–185.