双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力主动控制方法

针对双绳缠绕式煤矿深井提升系统运行过程中钢丝绳张力不平衡问题,提出了钢丝绳张力主动控制方法。首先,分析双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力与浮动天轮液压缸负载力之间的关系,考虑系统存在的非线性问题,建立了提升系统钢丝绳张力主动控制模型;其次,由于煤矿深井提升环境恶劣,因此钢丝绳张力反馈信号通过无线装置进行采集,考虑提升系统运行过程中钢丝绳张力反馈信号通过无线传输存在不确定延时问题,基于系统控制模型构建了钢丝绳张力主动控制矩阵,设计了钢丝绳张力无线反馈信号传输延时补偿观测器,证明了包含延时补偿观测器的钢丝绳张力主动控制模型的稳定性;然后,考虑钢丝绳张力主动控制模型是一种严格反馈模型,存在输出约束问题,提出了反步控制和障碍李雅普诺夫函数相结合的钢丝绳张力主动控制方法,并证明了钢丝绳张力控制下的提升系统稳定性;最后,利用双绳缠绕式煤矿深井提升试验台对提出的传输延时补偿观测器及钢丝绳张力主动控制方法开展了实验验证,实验结果表明,延时补偿观测器可有效减小由于无线传输造成的钢丝绳张力反馈信号滞后量,与传统的被动式钢丝绳张力调节装置相比,在高速和低速工况下,提出的钢丝绳张力主动控制方法均可以更有效地减小2根钢丝绳张力差,进一步保证提升系统的安全运行。     

摩擦式提升机钢丝绳鲁棒纵向振动抑制

矿井提升机在高速重载的运行工况下，由于钢丝绳自身误差以及外界干扰会产生钢丝绳的振动，很大程度上影响钢丝绳的使用寿命和乘坐人员的舒适性。针对此问题，以摩擦式提升机为研究对象，应用Hamilton原理建立系统的动力学模型，采用自适应鲁棒理论设计了提升钢丝绳纵向振动抑制边界控制策略，并以Lyapunov理论证明了所设计控制器的稳定性。仿真结果表明，所设计的自适应鲁棒控制器能有效地补偿钢丝绳弹性形变引起的振动位移偏移，同时获得了比传统比例-积分-微分（proportion integration differentiation，简称PID）算法更快速的振动抑制收敛速度。     

传感器故障下发射装置筒盖系统的容错控制

筒盖系统是潜艇导弹发射的重要装置。筒盖启闭通过电液伺服系统进行控制,筒盖系统通过角度传感器实现其闭环控制,传感器发生故障工况对潜艇的导弹发射将造成严重损害。为了保障筒盖系统安全稳定运行,针对其传感器故障工况设计了PI观测器,实现对筒盖系统传感器故障的实时估计,基于信号重构技术实现了对传感器反馈信号的矫正,并结合鲁棒控制器实现了对筒盖系统传感器故障工况下的安全稳定运行。试验结果表明,该控制器对筒盖系统发生传感器故障工况下的控制实现自愈效果,提高了其控制性能。     

电液力伺服系统自适应抗扰控制研究

考虑到电液伺服系统中存有各种非线性因素、不确定干扰以及参数时变,为了提高干扰下电液力伺服系统的控制精度,以电液伺服振动实验台作为控制对象,构建其非线性模型,同时使用参数自适应率对不定参数进行补偿,并在反演控制器中引入滑模控制以降低系统的干扰敏感性,利用Lyapunov理论保证闭环系统的全局稳定。对设计的控制器进行实验,模拟在有未知外部位置干扰下的力控制,提升系统的稳定性。实验结果证明,此控制方法能够有效地提升电液力伺服系统的抗干扰跟踪性能。     

磷酸钙玻璃作为土壤和尾矿中重金属离子的固化剂

利用传统熔体冷却法制备了磷酸钙玻璃(CPG),研究了该玻璃对土壤和铅锌矿尾矿中Pb和Cd离子的固化行为。结果表明,4种不同组分的CPG对降低Pb和Cd离子浓度都有较好效果,与Cd离子相比,Pb离子浓度降低辐度更大;CPG中的CaO/P_2O_5摩尔比及CPG在溶液中的溶解度直接影响其对重金属离子的固化效果。当CaO/P_2O_5摩尔比为4∶6时,CPG对被污染土壤和铅锌矿尾矿中的Pb和Cd离子固化率达到最高。由于对Pb离子的固化属溶解沉淀机制,而对Cd离子的固化则为表面吸附与络合作用,因此,Pb离子的固化比Cd离子的固化对pH值更敏感。研究发现,用CPG溶液固化被污染土壤和铅锌矿尾矿中Pb离子的最佳p H值为4,最大固化率分别为70.12%和69.05%;固化Cd离子的最佳pH值为5,其最大固化率分别为58.22%和52.74%。     

粉煤灰-水泥基地质聚合物复合泡沫材料的研制

建筑物节能是当前世界范围的重大课题,无机泡沫材料因具有隔热、保温、隔声、防火功能而成为节能材料领域的主要发展方向。以工业废渣粉煤灰部分取代硅酸盐水泥,研究了粉煤灰-水泥基地质聚合物复合泡沫材料的制备技术,考察了水灰比、发泡剂、聚羧酸减水剂、碱复合激发剂对泡沫材料成型、密度及强度的影响。以H_2O_2为发泡剂,十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)和羟乙基纤维素(hydroxyethyl cellulose,HEC)为复合稳泡剂,聚羧酸为减水剂,单独将Na_2Si O_3作为激发剂或将KOH/Na_2Si O_3作为复合激发剂,成功制得密度约0.80 g/cm~3、抗压强度约2 MPa的粉煤灰-水泥基地质聚合物泡沫材料,探讨了地质聚合物结构的形成及其增强机制,为提高不烧泡沫水泥的强度与使用可靠性提供了一条新的技术途径。     

力干扰下的电液位置系统自适应鲁棒控制

在建立整个电液位置伺服系统的非线性方程中，由于未考虑到外界的未知干扰和建模过程中参数的变化，即液压缸黏性阻尼系数、液压缸总泄漏系数、液压油弹性体积模量会随外负载、工作温度等不同条件发生变化，模型的准确性会受到影响。通过自适应的方法让相应的参数实时变化，提高整个系统的稳定性。通过干扰观测器补偿外界的未知状况，从而提高整个系统的鲁棒性。通过对设计的控制器进行试验，实现对干扰的抑制。试验结果显示，该控制器对电液位置伺服系统的鲁棒性有明显的提高。