一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统，其包括顺次连接的无模型自适应平台、直接转矩控制模块、变频器、电机和回转窑；向所述无模型自适应控制器输入变频器的输出转矩设定值r(t)，将采集到所述变频器的输出转矩y(t)反馈给所述无模型自适应控制器输入端，所述无模型自适应控制器以在线的方式不断减小输出转矩设定值r(t)与输出转矩y(t)之间的偏差e(t)，通过所述无模型自适应平台内的单输入单输出系统的处理，剔除所述变频器内二极管整流电路产生的谐波分量或机械共振的扰动量d(t)过大的无效值，偏差e(t)接近零时，所述水泥熟料生产线窑主传动控制系统趋于稳定控制。本发明专利技术提高控制系统的稳定性，节能。

A Kiln Main Drive Control System for Cement Clinker Production Line

The invention discloses a main drive control system of cement clinker production line kiln, which comprises a successively connected model-free adaptive platform, a direct torque control module, a frequency converter, a motor and a rotary kiln; the output torque setting value R (t) of the frequency converter is input to the model-free adaptive controller, and the output torque y (t) collected from the frequency converter is fed back to the model-free adaptive control. The model-free adaptive controller continuously reduces the deviation e(t) between the output torque setting value r(t) and the output torque y(t) in an on-line manner at the input end of the converter. The invalid value of excessive harmonic component or mechanical resonance disturbance d(t) generated by the diode rectifier circuit in the converter is eliminated by the processing of the single input and single output system in the model-free adaptive platform. When e(t) approaches zero, the main drive control system of the cement clinker production line kiln tends to be stable. The invention improves the stability of the control system and saves energy.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统
本专利技术涉及水泥熟料生产线
，尤其涉及一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统。
技术介绍
水泥行业作为高耗能行业，已是国家重点压缩和整改行业，新建项目将越来越集中规模生产，从而降低单位能耗。目前国内的大多数回转窑均采用直流调速系统，直流调速系统所采用的直流电机启动时需要较高启动电流，对电网造成较大冲击，从而污染电网质量。而窑主传运行在低速时，因全控桥整流的特性，产生的谐波分量较高，功率因数非常低，进而大大增加电耗成本，不利于节能减排，因此迫切需要一种新式的水泥熟料生产线窑主传动控制系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统，提高控制系统的稳定性，运行时转矩平衡，节能。本专利技术采用以下技术方案：一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统，包括：顺次连接的无模型自适应平台、直接转矩控制模块、变频器、电机和回转窑；所述无模型自适应平台包括无模型自适应控制器和单输入单出系统，所述无模型自适应控制器的输出端连接所述单输入单输出系统的输入端；所述变频器包括一个二极管整流电路、中间回路和逆变桥，三者顺次连接；向所述无模型自适应控制器输入所述变频器的输出转矩设定值r(t)，将采集到所述变频器的输出转矩y(t)反馈给所述无模型自适应控制器输入端，所述无模型自适应控制器以在线的方式不断减小输出转矩设定值r(t)与输出转矩y(t)之间的偏差e(t)，通过所述单输入单输出系统的处理，剔除所述二极管整流电路产生的谐波分量或机械共振的扰动量d(t)过大的无效值，偏差e(t)接近零时，所述水泥熟料生产线窑主传动控制系统趋于稳定控制。进一步地，所述电机为磁滞电机。进一步地，所述直接转矩控制模块包括电机铭牌数据识别模块，所述电机铭牌数据识别模块根据所述电机的铭牌数据计算该电机的磁通矢量；所述直接转矩控制模块根据接收到的输出转矩y(t、)和所述磁通矢量ψs＝∫(us-isrs)dt，在定子坐标系下通过所述输出转矩与定子磁通之间的角度正比关系，计算输出所述电机所需的转矩，保持在一个预定的磁滞范围，从而实现转速控制的高增益。优选地，所述变频器为380V变频器或690V变频器。有益效果本专利技术通过基于人工神经网络的无模型自适应平台不断学习，以在线的方式不断减小输出转矩设定值r(t)与输出转矩y(t)之间的偏差e(t)，从而调节输出转矩以满足在回转窑负载启动时，由于水泥物料在底部堆积及筒体惯性阻力、摩擦阻力要求电机和变频器的极大启动力矩，从而实现回转窑控制系统的软启动，消除了机械共振，实现无极调速，提高控制系统的稳定性，运行时转矩平衡，交流调速系统替换传统直流调速系统，避免了对电网造成较大冲击，达到节能效果。另外，无模型自适应平台和直接转矩控制的结合，大大提高了水泥熟料生产线窑主传动控制系统的过载特性和环境适应能了。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统的结构示意图；图2是图1中无模型自适应控制平台的控制系统结构示意图；图3是图2中无模型自适应控制器的控制结构示意图；图4是图1中变频器的电路结构示意图；图5是图1中直接转矩控制模块的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1，是本专利技术实施例提供的一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统的结构示意图。水泥熟料生产线窑主传动控制系统，包括顺次连接的无模型自适应平台100、直接转矩控制模块200、变频器300、电机400和回转窑500，电机400为磁滞电机；可选地，无模型自适应平台100为计算机、服务器、云和/或具有从通讯计算功能的装置。无模型自适应平台100包括无模型自适应控制器(MFA，Model-FreeAdaptive，以下简称“MFA控制器”)和单输入单出系统(SISO，Singleinputsingleoutput)，无模型自适应控制器的输出端连接单输入单输出系统的输入端。参见图4，变频器300包括一个二极管整流电路301、中间回路302和逆变桥303，三者顺次连接。变频器300为380V变频器或690V变频器，用以满足客户对不同机械设备类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、起动转矩和使用环境的要求。直接转矩控制模块200的输入端连接单输入单输出系统的输出端，直接转矩控制模块200的输出端连接二极管整流电路301的输入端；逆变桥303的输出端连接电机400，电机400连接直接转矩控制模块200的输入端。参见图2，MFA控制器是基于人工神经网络算法，其刷新权值的算法是基于一个单一的目标，即缩小设定值和过程变量之间的偏差。MFA控制器的控制目标是产生一个输出u(t)，迫使过程变量y(t)在设定值变化，存在扰动和过程动态特性改变的情况下仍然能跟踪设定值r(t)，也就是，MFA控制器以在线的方式不断减小设定值r(t)和过程变量y(t)之间的偏差e(t)。通过SISO处理，通过分析计算记录并保存一段时间的有效值，剔除部分二极管整流电路产生谐波分量、机械共振等的扰动量过大的无效值，再进行输出，这意味着当过程处于稳定状态，偏差接近零时，不需要对MFA控制器的权值进行修改，也即水泥熟料生产线窑主传动控制系统控制趋于稳定。当系统受各界因素造成波动趋势时，MFA系统能免去了复杂的控制器参数整定，能控制极端非线性过程，控制多变量过程，抑制可测的二极管整流电路产生谐波分量、机械共振等扰动，迫使过程变量维持在预定的范围。MFA控制器的用户，无需对控制器进行设计，只要选择相应的控制器并简单地设定控制器参数就可以将MFA控制器投入使用；并且基于人工神经网络的MFA控制器保存了一部分历史数据，为了解过程动态特性提供有价值的信息，从而更好地控制系统。参见图3，也可以理解为，该MFA控制器采用了一个多层感知器结构的人工神经网络(ANN)，有一个输入层、一个具有N个神经元的隐含层和一个单个神经元的输出层。在这个神经网络中有一组可以根据需要而改变的权重因子(Wij和hi)，从而对MFA控制器的行为进行调整。更新权重因子的算法是以缩小设定值与过程变量之间的偏差为目标。由于其效果与控制目标是一致的，因此，采用权重因子能帮助MFA控制器在过程动态特性发生变化的时候减小偏差。向MFA控制器输入变频器的输出转矩设定值r(t)，将采集到变频器的输出转矩y(t)反馈给MFA控制器输入端，MFA控制器以在线的方式不断减小输出转矩设定值r(t)与输出转矩y(t)之间的偏差e(t)，通过单输入单输出系统的处理，剔除二极管整流电路产生的谐波分量或机械共振等的扰动量d(t)过大的无效值，偏差e(t)接近零的过程中，MFA控制器自动不断改变的权重因子(Wij和hi)，以使偏差e(t)接近零，当偏差e(t)接近零时，所述水泥熟料生产线窑主传动控制系统趋于稳定控制。参见图5，直接转矩控制模块200(Directtorquecontrol，简称DTC)包括转速控制器、转矩给定值控制模块、磁通给定值控制模块、切换频率控制模块和直接转矩控制芯片。转速控制器的第一输入端为输出转矩y(t)，转速控制器的第二输入端为直接转矩控制芯片的第一输出端(实际转速)；切换频率控制模块的输入端连接直接转矩控制芯片的第二输出端(实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统，其特征在于，包括：顺次连接的无模型自适应平台、直接转矩控制模块、变频器、电机和回转窑；所述无模型自适应平台包括无模型自适应控制器和单输入单出系统，所述无模型自适应控制器的输出端连接所述单输入单输出系统的输入端；所述变频器包括一个二极管整流电路、中间回路和逆变桥，三者顺次连接；向所述无模型自适应控制器输入所述变频器的输出转矩设定值r(t)，将采集到所述变频器的输出转矩y(t)反馈给所述无模型自适应控制器输入端，所述无模型自适应控制器以在线的方式不断减小输出转矩设定值r(t)与输出转矩y(t)之间的偏差e(t)，通过所述单输入单输出系统的处理，剔除所述二极管整流电路产生的谐波分量或机械共振的扰动量d(t)过大的无效值，偏差e(t)接近零时，所述水泥熟料生产线窑主传动控制系统趋于稳定控制。

【技术特征摘要】
1.一种水泥熟料生产线窑主传动控制系统，其特征在于，包括：顺次连接的无模型自适应平台、直接转矩控制模块、变频器、电机和回转窑；所述无模型自适应平台包括无模型自适应控制器和单输入单出系统，所述无模型自适应控制器的输出端连接所述单输入单输出系统的输入端；所述变频器包括一个二极管整流电路、中间回路和逆变桥，三者顺次连接；向所述无模型自适应控制器输入所述变频器的输出转矩设定值r(t)，将采集到所述变频器的输出转矩y(t)反馈给所述无模型自适应控制器输入端，所述无模型自适应控制器以在线的方式不断减小输出转矩设定值r(t)与输出转矩y(t)之间的偏差e(t)，通过所述单输入单输出系统的处理，剔除所述二极管整流电路产生的谐波分量或机械共振的扰动量d(t)过大的无效值，偏差e(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢子晋，石建伟，
申请(专利权)人：湖北爱默生自动化系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42