基于FOA和FEI的礦井掘進機電機控制算法

趙 杰， 胡浩然， 葛遵輝

(黑龍江科技大學 電氣與控制工程學院， 哈爾濱 150022)

0 引 言

礦井掘進機作為煤礦開采的重要電力設備，有效提高了礦井作業的效率和安全性，在巷道掘進中發揮了重要作用，具有掘進速度快、安全性強等優點[1]。

由于礦井地質環境的復雜性，一般為煤巖共存[2]，掘進機高速旋轉截割頭經常面臨地質突變的情況。當截割巖石時，掘進機截割頭需要增大輸出力矩以克服硬負載；當截割煤時，負載硬度又會突然減小，掘進機截割頭需要增大轉速以快速完成截割。交流電機作為掘進機的動力輸出單元，上述工況將直接反映到交流電機上，轉化為交流電機的負載和轉速突變等工況。如果不針對這幾類工況進行快速調節，掘進機將長期處于過載和欠載狀態，從而導致掘進機故障，甚至損壞。針對礦井掘進機面臨的復雜工況問題，筆者提出改進果蠅優化算法(Fuit fly optimization algorithm，FOA)和特征評價指數(Fature evaluation index，FEI)的電機控制算法，基于Matlab/Simulink仿真軟件搭建新型礦井掘進機控制模型，驗證所提控制策略的正確性與有效性。

1 電機數學模型與控制原理

交流電機作為動力輸出單元是礦井掘進機的核心，目前掘進機多采用交流異步電機或永磁同步電機。異步電機以其結構簡單、成本低廉、啟動力矩大的特點廣泛應用于礦井掘進機中[3-4]。因此，對于異步電機高性能控制的研究是礦井掘進機性能優化的關鍵，需要設計高速快響應的電機控制系統以提高掘進電機的利用率，降低機械損耗，延長裝備壽命。……