Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu ứng dụng vi xử lý để nâng cao chất lượng điều khiển máy xúc điện trong công nghiệp khai thác mỏ

• Tác giả: Lưu Hồng Quân
• Người hướng dẫn: TS. Khổng Cao Phong
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng vi xử lý để nâng cao chất lượng điều khiển một số cơ cấu truyền động chính của máy xúc điện trong công nghiệp khai thác mỏ
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Khái niệm
• 1.3. Phân loại
• 1.4. Thực trạng sử dụng máy xúc điện ở Việt nam
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TOÁN HỌC
• 2.1. Cấu trúc hệ thống truyền động
• 2.2. Mô hình toán học máy phát
• 2.3. Mô hình toán học hệ máy phát động cơ
• 2.4. Hàm truyền đạt của tải cơ học
• 2.5. Tổng hợp mô hình toán học của hệ truyền động máy phát động cơ
• 2.6. Cấu trúc hệ điều khiển ba mạch vòng và mô hình bù nhiễu
• 2.7. Mạch điện kích từ
• 2.8. Mạch điện phần ứng
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
• 3.1. Tính toán các thông số của máy xúc ЭКΓ 8И
• 3.2. Mô phỏng hệ thống điều khiển truyền động với PID kinh điển
• 3.3. Xây dựng mô hình mô phỏng
• 3.4. Kết quả mô phỏng với bộ điều chỉnh PID
• 3.5. Thiết kế bộ điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển truyền động điện máy xúc
• 3.6. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và đề xuất thuật toán điều khiển lai
• 3.7. Thiết kế hệ thống điều khiển
• 3.8. So sánh điều khiển PID kinh điển với lai, điều khiển lai
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
• 4.1. Mô hình thực nghiệm
• 4.2. Cấu trúc cơ khí của mô hình thực nghiệm
• 4.3. Thiết bị điện của hệ thống
• 4.4. Mạch điều khiển kích từ máy phát
• 4.5. Thiết kế bộ điều khiển PID số
• 4.6. Kết quả đo được từ thực nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nâng cao chất lượng điều khiển máy xúc điện

Máy xúc điện đóng vai trò quan trọng trong ngành khai thác mỏ, đặc biệt là trong các mỏ lộ thiên. Việc nâng cao chất lượng điều khiển máy xúc điện không chỉ giúp tăng hiệu suất làm việc mà còn giảm thiểu tổn thất năng lượng. Sự phát triển của công nghệ vi xử lý đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải tiến hệ thống điều khiển, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của máy xúc.

1.1. Khái niệm và vai trò của máy xúc điện trong khai thác

Máy xúc điện là thiết bị cơ giới chủ yếu trong khai thác mỏ, giúp thực hiện các công việc đào, xúc và vận chuyển vật liệu. Với công suất lớn và khả năng làm việc hiệu quả, máy xúc điện trở thành lựa chọn hàng đầu trong các mỏ lộ thiên.

1.2. Lợi ích của việc ứng dụng vi xử lý trong điều khiển máy xúc

Việc ứng dụng vi xử lý trong điều khiển máy xúc điện giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ phản hồi của hệ thống. Điều này không chỉ nâng cao hiệu suất làm việc mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình khai thác.

II. Thách thức trong việc điều khiển máy xúc điện hiện nay

Mặc dù máy xúc điện đã được sử dụng rộng rãi, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc điều khiển chúng. Các hệ thống điều khiển truyền thống thường gặp khó khăn trong việc đáp ứng nhanh với các thay đổi tải trọng và điều kiện làm việc. Điều này dẫn đến hiệu suất không ổn định và tiêu tốn năng lượng.

2.1. Vấn đề về hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển truyền động máy xúc điện hiện tại thường gặp phải tình trạng chậm trễ trong phản hồi, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc. Việc cải tiến hệ thống điều khiển là cần thiết để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất tối ưu.

2.2. Tổn thất năng lượng trong quá trình khai thác

Tổn thất năng lượng là một trong những vấn đề lớn trong khai thác mỏ. Các hệ thống điều khiển không hiệu quả có thể dẫn đến tiêu tốn năng lượng lớn, làm tăng chi phí vận hành và giảm lợi nhuận.

III. Phương pháp cải tiến điều khiển máy xúc điện bằng vi xử lý

Để nâng cao chất lượng điều khiển máy xúc điện, việc áp dụng các phương pháp mới như điều khiển PID và điều khiển mờ là rất quan trọng. Những phương pháp này giúp cải thiện khả năng điều khiển và đáp ứng nhanh chóng với các thay đổi trong quá trình làm việc.

3.1. Ứng dụng điều khiển PID trong máy xúc điện

Điều khiển PID là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong điều khiển tự động. Việc áp dụng điều khiển PID giúp cải thiện độ chính xác và ổn định của hệ thống điều khiển máy xúc điện.

3.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ cho máy xúc điện

Bộ điều khiển mờ cho phép xử lý các thông tin không chắc chắn và biến đổi, giúp cải thiện khả năng điều khiển trong các điều kiện làm việc khác nhau. Điều này đặc biệt hữu ích trong khai thác mỏ, nơi có nhiều yếu tố không thể dự đoán.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng vi xử lý trong điều khiển máy xúc điện đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các thử nghiệm thực tế cho thấy hiệu suất làm việc của máy xúc đã được cải thiện đáng kể, đồng thời giảm thiểu tổn thất năng lượng.

4.1. Kết quả từ mô hình thực nghiệm

Mô hình thực nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng vi xử lý trong điều khiển máy xúc điện đã giúp tăng cường khả năng điều khiển và giảm thiểu thời gian phản hồi. Điều này dẫn đến hiệu suất làm việc cao hơn và tiết kiệm năng lượng.

4.2. Ứng dụng trong các mỏ khai thác tại Việt Nam

Các ứng dụng thực tiễn tại các mỏ khai thác ở Việt Nam đã chứng minh rằng việc nâng cao chất lượng điều khiển máy xúc điện không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu chi phí vận hành.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của điều khiển máy xúc điện

Việc nâng cao chất lượng điều khiển máy xúc điện bằng vi xử lý là một bước tiến quan trọng trong ngành khai thác mỏ. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến hơn nữa, giúp tối ưu hóa quy trình khai thác và giảm thiểu tác động đến môi trường.

5.1. Tương lai của công nghệ điều khiển máy xúc

Công nghệ điều khiển máy xúc điện sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành khai thác mỏ.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các thuật toán điều khiển mới và cải tiến hệ thống điều khiển hiện tại, nhằm nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của máy xúc điện trong khai thác mỏ.