一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置的制作方法

1.本发明涉及皮带校正技术领域，具体来说，涉及一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置。


背景技术：

2.输煤系统，是火力发电厂在进行电力能源生产过程中必须使用的设备，其中输煤皮带就是输煤系统的重要组成部分，满足电厂燃料供应需求。输煤皮带的运行状况直接影响电厂电力能源的生产、社会供电实际状况，一旦输煤皮带出现跑偏故障问题，势必会影响电厂发电效率。
3.输煤皮带是指用于运输煤炭的一种特殊类型的传送带系统，它通常由一条连续的皮带组成，用于将煤炭从矿山、煤矿或堆场等地方运输到煤炭加工厂、发电厂或其他使用地点。输煤皮带在对煤炭运输过程中会存在输煤皮带偏离的现象，输煤皮带的偏离可能导致煤炭在输送过程中不均匀加载，会导致煤炭堆积在一侧，而另一侧则缺乏煤炭，从而影响输送效率和平衡。为此，亟需设计一种输煤皮带校正装置。然而，现有技术中输煤皮带校正装置仍存在部分缺陷，其表现在以下方面：
4.1、无法实时监测和调整输煤皮带的偏离现象，导致偏离问题得不到及时有效的解决；
5.2、无法设置有效的预警机制，当输煤皮带即将发生偏离时无法及时发出预警，可能导致较大的安全风险；
6.3、在调整输煤皮带偏离问题时，可能仅依赖简单的控制策略或控制算法，且需要人工配合频繁地进行监测和调整，从而增加了操作的复杂性和工作的强度。
7.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.针对现有技术的不足，本发明提供了具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，具备实时监测和调整输煤皮带的偏离现象的优点，进而解决无法实时监测和调整输煤皮带的偏离现象的问题。
10.(二)技术方案
11.为实现上述实时监测和调整输煤皮带的偏离现象的优点，本发明采用的具体技术方案如下：
12.一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，包括底板，底板顶部一侧设置有支撑架，支撑架的中部依次设置有若干校正机构，支撑架的顶部依次设置有若干与校正机构相配合的传感器；底板的顶部另一侧依次设置有皮带张紧机构及皮带驱动机构，且皮带驱动机构的圆周外侧设置有与校正机构及皮带张紧机构相配合的输煤皮带；底板的顶部一端设置有控制台。
13.进一步的，为了通过检测驱动辊监测输煤皮带的运行状态，若输煤皮带发生偏离时，则会通过改变上水平托辊和感应托辊的位置或角度来调整输煤皮带的运行路径，从而确保输煤皮带始终沿着设定的路径平稳运行，避免了因输煤皮带偏离路径造成的运输中断，从而提高了煤炭的运输效率，支撑架的底部依次设置有若干与输煤皮带相配合的下水平托辊一，校正机构包括依次设置在支撑架中部的安装座，安装座的顶部一侧设置有安装架一，安装架一的顶部中间位置设置有上水平托辊，安装架一的顶部两侧对称设置有感应托辊，安装架一通过调节机构与安装架二连接，安装架二的顶部两侧对称设置有检测驱动辊；安装架一的底端通过连接轴与伺服电机一的输出端相连接，伺服电机一通过支架设置在安装座的一侧，调节机构包括设置在连接轴圆周外侧的支撑板一，支撑板一的一侧穿插设置有转轴一，转轴一的顶端设置有连杆一，连杆一的底端设置有转轴二，转轴二的底端设置有支撑板二，且支撑板二设置在安装座的顶端，安装座的外侧壁设置有立杆，立杆的顶端通过连杆二与安装架二相连接，连杆一的顶端通过转轴三与安装架二相连接。
14.进一步的，为了能够保持输煤皮带的适当张力，使输煤皮带保持在一定的紧度，防止过于松弛或过于紧绷，从而让输煤皮带可以稳定运行减少输煤皮带滑动，同时能够提高输煤皮带的传动效率，减少输煤皮带的磨损，延长输煤皮带的使用寿命，皮带张紧机构包括设置在底板顶部一侧的安装底板，安装底板的顶端设置有安装顶板，安装底板的内侧壁对称设置有l形支架，两组l形支架之间穿插设置有转动轴，转动轴的一端设置伺服电机二，转动轴的两侧套设有锥齿轮一，锥齿轮一的顶部设置有与之相配合的锥齿轮二，锥齿轮二的圆心位置穿插设置有驱动丝杆，驱动丝杆的圆周外侧套设有滑板，滑板通过安装架三设置在安装顶板的顶端，安装架三的两侧对称设置有与输煤皮带相配合的下水平托辊二，滑板之间设置有与输煤皮带相配合的调节辊。
15.进一步的，所述传感器用于依据预设算法检测输煤皮带是否存在偏离现象；
16.其中，所述传感器用于依据预设算法检测输煤皮带是否存在偏离现象包括以下步骤：
17.s1、利用传感器采集并发送输煤皮带的运动状态信号，并获取输煤皮带的中心线，所述运动状态信号包括输煤皮带的运动速度、位置及角度；
18.s2、根据采集的运动状态信号和输煤皮带的中心线位置，实时监测输煤皮带当前位置与中心线的偏离角度；
19.s3、引入模糊逻辑控制器，其输入为输煤皮带的偏离角度和偏离速度，其输出为pid控制器的参数；
20.s4、将pid控制器的参数送入对应的pid控制器，利用pid控制算法计算各校正机构需要调整的参数；
21.s5、将各校正机构需要调整的参数输入到控制系统中，通过协同算法对各校正机构进行协同调控，确保输煤皮带回到预定的运行轨迹；
22.s6、实时监测输煤皮带的运行状态，若输煤皮带再次偏离预定的运行轨迹，则重复步骤s1-步骤s5；
23.s7、设置预警机制，若检测到输煤皮带偏离预定的运行轨迹，控制系统将立即启动预警机制，并通过预设的调整策略提前进行纠偏。
24.进一步的，所述将pid控制器的参数送入对应的pid控制器，利用pid控制算法计算
各校正机构需要调整的参数包括以下步骤：
25.s41、通过pid控制器接收来自模糊逻辑控制器的输出，包括比例、积分和微分的系数；
26.s42、pid控制器根据当前的偏离角度和目标角度计算出角度误差，所述目标角度为输煤皮带处于中心线上的位置；
27.s43、结合pid控制器的参数，利用pid控制算法计算出pid控制量，所述pid控制量为各校正机构需要调整的角度；
28.s44、将计算出的pid控制量转换为控制指令，并通过控制系统传输给各校正机构，所述控制指令指导校正机构调整角度，使输煤皮带的偏离角度逐渐接近零。
29.进一步的，所述将各校正机构需要调整的参数输入到控制系统中，通过协同算法对各校正机构进行协同调控，确保输煤皮带回到预定的运行轨迹包括以下步骤：
30.s51、根据每个校正机构的位置和作用范围，为每个校正机构定义其局部目标量，所述局部目标量为输煤皮带在其作用范围内偏移时，其需要达到的最优调整量；
31.s52、为每个校正机构设置初始的参数及权重参数，所述权重参数为其对最终调整效果的影响程度；
32.s53、将每个校正机构通过协同算法与其余校正机构进行协同调控。
33.进一步的，所述将每个校正机构通过协同算法与其余校正机构进行协同调控包括以下步骤：
34.s531、根据校正机构的优先级及状态制定协同规则，并根据协同规则以及当前的局部目标量更新前一时刻的最优位置调整量和拉格朗日对偶变量；
35.s532、每个校正机构依照已设定的协同规则，独立求解优化子问题，并计算出自身的最优位置调整量；
36.s533、每个校正机构将自身的最优位置调整量传递给其他校正机构，并接收其他校正机构发送的最优位置调整量；
37.s534、根据接收到的其他校正机构的最优位置调整量，每个校正机构将根据协同规则和自身计算出的最优位置调整量，更新自身的控制参数；
38.s535、检测是否满足原始残差和对偶残差均小于预设收敛阈值的条件，若满足，则表示协同算法已经收敛，整个流程结束；若不满足，则持续对各校正机构自身的控制参数进行更新，直到满足收敛条件为止。
39.进一步的，所述协同规则包括以下方面：
40.当输煤皮带发生偏移时，驱动优先级最高且状态正常的校正机构，若无法实现对输煤皮带的校正，则同时驱动多个优先级较高的校正机构；
41.对于偏移较小的情况，只驱动位于偏移区域附近的校正机构进行调整，若对输煤皮带的校正效果不佳，则同时驱动更多相邻的校正机构；
42.对于偏移较大的情况，直接同时驱动多个优先级高的校正机构，并通过协同算法协同工作；
43.若校正机构出现故障或异常，则将其从协同工作中暂时排除，其他正常工作的校正机构继续工作。
44.(三)有益效果
45.与现有技术相比，本发明提供了具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，具备以下有益效果：
46.(1)本发明通过设置校正机构，能够通过检测驱动辊监测输煤皮带的运行状态，若输煤皮带发生偏离时，则会通过改变上水平托辊和感应托辊的位置或角度来调整输煤皮带的运行路径，从而确保输煤皮带始终沿着设定的路径平稳运行，避免了因输煤皮带偏离路径造成的运输中断，从而提高了煤炭的运输效率，且整个过程可以自动进行，无需人工干预，从而大大减少了维护工作量，并提高了控制系统的运行效率和稳定性。
47.(2)本发明通过设置皮带张紧机构，能够保持输煤皮带的适当张力，使输煤皮带保持在一定的紧度，防止过于松弛或过于紧绷，从而让输煤皮带可以稳定运行减少输煤皮带滑动，同时能够提高输煤皮带的传动效率，减少皮带的磨损，延长输煤皮带的使用寿命。
48.(3)本发明通过引入模糊逻辑控制器，并将其输出作为pid控制器的输入，可以充分利用模糊逻辑控制器的优势来处理不确定性和非线性关系，同时使用pid控制器的反馈控制和稳定性特性，以达到对输煤皮带进行实时监测和纠偏的目的，提高纠偏效果和系统性能。
49.(4)本发明通过协同算法对各校正机构进行协同调控，确保每个校正机构按照正确的参数进行调整，从而将输煤皮带回到预定的运行轨迹。同时通过协同算法对各校正机构进协同行调控，可以确保调整动作的迅速执行，以最小化输煤皮带偏离轨迹的时间和距离，同时将pid控制算法和协同算法相结合，不仅能够对输煤皮带进行抗跑偏自适应调整，并且能够提高纠偏精度，减少人工干预的需求，提高自动化水平。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1是根据本发明实施例的具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置的结构示意图；
52.图2是根据本发明实施例的具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置的局部剖视图；
53.图3是图1中a处的局部放大图；
54.图4是图2中b处的局部放大图；
55.图5是图2中c处的局部放大图；
56.图6是根据本发明实施例的具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置中校正机构与支撑架的安装示意图；
57.图7是图6中d处的局部放大图；
58.图8是根据本发明实施例的具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置中校正机构的结构示意图；
59.图9是根据本发明实施例的具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置中校正机构的剖视图；
60.图10是根据本发明实施例的具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置中皮带张紧机构的结构示意图；
61.图11是图10中e处的局部放大图。
62.图中：
63.1、底板；2、支撑架；3、校正机构；301、安装座；302、安装架一；303、上水平托辊；304、支架；305、感应托辊；306、调节机构；3061、支撑板一；3062、转轴一；3063、连杆一；3064、转轴二；3065、支撑板二；3066、立杆；3067、连杆二；3068、转轴三；307、安装架二；308、检测驱动辊；309、伺服电机一；4、传感器；5、皮带驱动机构；6、皮带张紧机构；601、安装底板；602、安装顶板；603、l形支架；604、伺服电机二；605、锥齿轮一；606、锥齿轮二；607、驱动丝杆；608、滑板；609、安装架三；610、下水平托辊二；611、调节辊；612、转动轴；7、输煤皮带；8、控制台；9、下水平托辊一。
具体实施方式
64.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
65.根据本发明的实施例，提供了一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置。
66.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-图11所示，根据本发明实施例的具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，包括底板1，底板1顶部一侧设置有支撑架2，支撑架2的中部依次设置有若干校正机构3，支撑架2的顶部依次设置有若干与校正机构3相配合的传感器4；底板1的顶部另一侧依次设置有皮带张紧机构6及皮带驱动机构5，且皮带驱动机构5的圆周外侧设置有与校正机构3及皮带张紧机构6相配合的输煤皮带7；底板1的顶部一端设置有控制台8。此外，如图2及图4所示，皮带驱动机构5包括驱动电机，驱动电机的输出轴设置有驱动轮一，驱动轮一通过驱动带与驱动轮二相配合，驱动轮二的圆心位置与转动辊连接，转动辊的圆周外侧套设有输煤皮带7，且转动辊的底端设置有安装支架，安装支架设置在底板1的顶部。
67.借助于上述方案，本发明通过设置校正机构3，能够确保输煤皮带7始终沿着设定的路径平稳运行，避免了因输煤皮带7偏离路径造成的运输中断，从而提高了煤炭的运输效率，且整个过程可以自动进行，无需人工干预，从而大大减少了维护工作量，并提高了控制系统的运行效率和稳定性。
68.在一个实施例中，对于上述支撑架2来说，支撑架2的底部依次设置有若干与输煤皮带7相配合的下水平托辊一9，校正机构3包括依次设置在支撑架2中部的安装座301，安装座301的顶部一侧设置有安装架一302，安装架一302的顶部中间位置设置有上水平托辊303，安装架一302的顶部两侧对称设置有感应托辊305，安装架一302通过调节机构306与安装架二307连接，安装架二307的顶部两侧对称设置有检测驱动辊308，安装架一302的底端通过连接轴与伺服电机一309的输出端相连接，伺服电机一309通过支架304设置在安装座301的一侧，调节机构306包括设置在连接轴圆周外侧的支撑板一3061，支撑板一3061的一
侧穿插设置有转轴一3062，转轴一3062的顶端设置有连杆一3063，连杆一3063的底端设置有转轴二3064，转轴二3064的底端设置有支撑板二3065，且支撑板二3065设置在安装座301的顶端，安装座301的外侧壁设置有立杆3066，立杆3066的顶端通过连杆二3067与安装架二307相连接，连杆一3063的顶端通过转轴三3068与安装架二307相连接，从而能够通过检测驱动辊308监测输煤皮带7的运行状态，若输煤皮带7发生偏离时，则会通过改变上水平托辊303和感应托辊305的位置或角度来调整输煤皮带7的运行路径，从而确保输煤皮带7始终沿着设定的路径平稳运行，避免了因输煤皮带7偏离路径造成的运输中断，从而提高了煤炭的运输效率。
69.校正机构3具体的工作原理如下：通过检测驱动辊308监测输煤皮带7的运行状态，若输煤皮带7发生偏离时，则通过控制台8启动伺服电机一309，通过伺服电机一309带动安装架一302及顶部的上水平托辊303、感应托辊305进行调节，通过改变上水平托辊303和感应托辊305的位置或角度来调整输煤皮带7的运行路径。
70.在一个实施例中，对于上述皮带张紧机构6来说，皮带张紧机构6包括设置在底板1顶部一侧的安装底板601，安装底板601的顶端设置有安装顶板602，安装底板601的内侧壁对称设置有l形支架603，两组l形支架603之间穿插设置有转动轴612，转动轴612的一端设置伺服电机二604，转动轴612的两侧套设有锥齿轮一605，锥齿轮一605的顶部设置有与之相配合的锥齿轮二606，锥齿轮二606的圆心位置穿插设置有驱动丝杆607，驱动丝杆607的圆周外侧套设有滑板608，滑板608通过安装架三609设置在安装顶板602的顶端，安装架三609的两侧对称设置有与输煤皮带7相配合的下水平托辊二610，滑板608之间设置有与输煤皮带7相配合的调节辊611，从而能够保持输煤皮带7的适当张力，使输煤皮带7保持在一定的紧度，防止过于松弛或过于紧绷，从而让输煤皮带7可以稳定运行减少输煤皮带7滑动，同时能够提高输煤皮带7的传动效率，减少输煤皮带7的磨损，延长输煤皮带7的使用寿命。
71.皮带张紧机构6具体的工作原理如下，当输煤皮带7出现松弛现象时，通过控制台启动伺服电机二604，由伺服电机二604带动转动轴612进行转动，从而带动两组锥齿轮一605进行转动，锥齿轮一605带动与之相啮合的锥齿轮二606转动，锥齿轮二606带动驱动丝杆607转动，驱动丝杆607转动的同时能够带动滑板608进行升降运动，从而带动调节辊611进行上下运动，进而能够实现调节辊611与下水平托辊二610之间的距离，进而实现对输煤皮带7张紧度的调节。
72.其中，所述传感器4用于依据预设算法检测输煤皮带是否存在偏离现象；
73.其中，所述传感器4用于依据预设算法检测输煤皮带是否存在偏离现象包括以下步骤：
74.s1、利用传感器4采集并发送输煤皮带7的运动状态信号，并获取输煤皮带7的中心线，所述运动状态信号包括输煤皮带7的运动速度、位置及角度。
75.需要说明的是，中心线位于输煤皮带7宽度的一半处，这个中心线表示输煤皮带7理想的运行路径。
76.s2、根据采集的运动状态信号和输煤皮带7的中心线位置，实时监测输煤皮带7当前位置与中心线的偏离角度。
77.需要说明的是，控制系统收到传感器4发送的边缘位置信息后，根据中心线的位置计算出输煤皮带7每条边缘与中心线的偏移量，并且利用三角函数求出每条边缘与中心线
的夹角，边缘角度的大小代表输煤皮带7当前位置偏离中心线的程度，两条边缘的角度之差即为输煤皮带7当前位置与中心线的偏离角度。
78.s3、引入模糊逻辑控制器，其输入为输煤皮带7的偏离角度和偏离速度，其输出为pid控制器的参数。
79.需要说明的是，模糊逻辑控制器的输入变量为输煤皮带7的偏离角度和偏离速度。偏离角度表示输煤皮带7当前位置与中心线的偏离角度，偏离速度表示输煤皮带7偏离中心线的速率。
80.对于偏离角度，可以设定语言值集为小、中、大；对于偏离速度，可以设定语言值集为缓、中、快。
81.模糊逻辑控制器的输出变量为pid控制器的比例增益kp、积分时间ti和微分时间td。这3个参数决定了pid控制器对输煤皮带7的控制强度。
82.对于kp，可以设定语言值集为小、中、大；对于ti，可以设定语言值集为短、中、长；对于td可以设定语言值集为小、中、大。
83.根据输煤皮带7的运行特点，建立输入变量和输出变量之间的模糊映射规则。例如，如果偏离角度为大，偏离速度为快，则kp为大，ti为短，td为大。
84.根据输入变量的当前值和模糊规则，使用模糊推理方法求解输出变量kp、ti和td的模糊值。
85.使用中心平均法对输出变量的模糊值进行清晰化，得到kp、ti和td的明确值。
86.将求解得到的kp、ti和td的值传递至pid控制器，pid控制器根据这些参数值计算出控制量。
87.s4、将pid控制器的参数送入对应的pid控制器，利用pid控制算法计算各校正机构3需要调整的参数。
88.其中，所述将pid控制器的参数送入对应的pid控制器，利用pid控制算法计算各校正机构需要调整的参数包括以下步骤：
89.s41、通过pid控制器接收来自模糊逻辑控制器的输出，包括比例、积分和微分的系数；
90.s42、pid控制器根据当前的偏离角度和目标角度计算出角度误差，所述目标角度为输煤皮带7处于中心线上的位置；
91.s43、结合pid控制器的参数，利用pid控制算法计算出pid控制量，所述pid控制量为各校正机构3需要调整的角度。
92.需要说明的是，利用pid控制算法计算出pid控制量包括以下步骤：
93.根据上述从pid控制器中获取的比例增益kp、积分时间ti和微分时间td，这3个参数决定了pid控制器对输煤皮带7的控制强度。
94.获取输煤皮带7当前位置与中心线的偏离角度θ，与目标角度θtarget(零偏离角度)相减，计算出角度误差e，其计算公式为e＝θ-θtarget＝θ-0＝θ。
95.计算比例项pout，其计算公式为：pout＝kp
×
e。比例项决定了对误差的响应速度，kp越大响应越快。
96.计算积分项iout，其计算公式为：iout＝ki
×
∫edt。积分项决定了对误差的稳定精度，ki越大精度越高。此外，ki＝kp/ti。
97.计算微分项dout，其计算公式为：dout＝kd
×
de/dt。微分项稳定系统的动态响应，kd越大系统响应越快。此外，kd＝kp
×
td。
98.上述式中，ki表示积分增益；
99.kd表示微分增益；
100.kp表示比例增益；
101.e表示前偏离角度与目标角度(零偏离角度)之间的误差；
102.丁edt表示误差的积分；
103.de/dt表示误差的微分，表示误差变化率；
104.ti表示积分时间；
105.td表示微分时间。
106.将比例项pout、积分项iout及微分项dout相加，得到pid控制量。
107.需要说明的是，pid控制器需要持续检测输煤皮带7的偏离信息，重复执行上述步骤计算pid控制量，并传递至校正机构3，实现对输煤皮带7运行状态的持续监控和自动调节。
108.s44、将计算出的pid控制量转换为控制指令，并通过控制系统传输给各校正机构，所述控制指令指导校正机构3调整角度，使输煤皮带的偏离角度逐渐接近零。
109.s5、将各校正机构3需要调整的参数输入到控制系统中，通过协同算法对各校正机构3进行协同调控，确保输煤皮带7回到预定的运行轨迹。
110.其中，所述将各校正机构3需要调整的参数输入到控制系统中，通过协同算法对各校正机构3进行协同调控，确保输煤皮带7回到预定的运行轨迹包括以下步骤：
111.s51、根据每个校正机构3的位置和作用范围，为每个校正机构3定义其局部目标量，所述局部目标量为输煤皮带7在其作用范围内偏移时，其需要达到的最优调整量；
112.s52、为每个校正机构3设置初始的参数及权重参数，所述权重参数为其对最终调整效果的影响程度；
113.s53、将每个校正机构3通过协同算法与其余校正机构3进行协同调控。
114.其中，所述将每个校正机构3通过协同算法与其余校正机构3进行协同调控包括以下步骤：
115.s531、根据校正机构3的优先级及状态制定协同规则，并根据协同规则以及当前的局部目标量更新前一时刻的最优位置调整量和拉格朗日对偶变量。
116.其中，所述协同规则包括以下方面：
117.当输煤皮带7发生偏移时，驱动优先级最高且状态正常的校正机构，若无法实现对输煤皮带7的校正，则同时驱动多个优先级较高的校正机构3；
118.对于偏移较小的情况，只驱动位于偏移区域附近的校正机构3进行调整，若对输煤皮带7的校正效果不佳，则同时驱动更多相邻的校正机构；
119.对于偏移较大的情况，直接同时驱动多个优先级高的校正机构3，并通过协同算法协同工作；
120.若校正机构3出现故障或异常，则将其从协同工作中暂时排除，其他正常工作的校正机构3继续工作。
121.s532、每个校正机构3依照已设定的协同规则，独立求解优化子问题，并计算出自
身的最优位置调整量；
122.s533、每个校正机构3将自身的最优位置调整量传递给其他校正机构3，并接收其他校正机构3发送的最优位置调整量；
123.s534、根据接收到的其他校正机构3的最优位置调整量，每个校正机构3将根据协同规则和自身计算出的最优位置调整量，更新自身的控制参数；
124.s535、检测是否满足原始残差和对偶残差均小于预设收敛阈值的条件，若满足，则表示协同算法已经收敛，整个流程结束；若不满足，则持续对各校正机构3自身的控制参数进行更新，直到满足收敛条件为止。
125.需要说明的是，协同算法为admm算法，admm算法(alternating direction method of multipliers)是一种分布式优化算法。它将复杂的优化问题分解为多个简单的子问题，这些子问题可以并行解决，且各自的解可以通过协调步迭代逼近原优化问题的解。
126.admm算法可以将复杂的优化问题(如多变量协同控制)分解为多个简单的子问题(如每个校正机构的参数调整)，这些子问题可以并行解决。这减轻了单一控制器的计算负载，提高了算法的扩展性。虽然各校正机构3的参数调整可以并行进行，但admm算法通过迭代的λ步可以实现对各子问题解的协调，最终达到满足整体约束(如输煤皮带7回到中心位置)的目的。
127.admm算法对输入函数f(x)和g(z)有一定的robustness，可以处理不严格凸和非凸的情况。因此，即使输煤皮带7的运行状态发生一定变化，admm算法也可以容忍这些变化，继续搜索使输煤皮带7最终满足约束的解。这提高了控制系统的健壮性。可以根据输煤皮带7的运行特点和控制要求，设定admm算法中的penalty参数ρ和迭代停止条件，实现定制化控制。
128.s6、实时监测输煤皮带7的运行状态，若输煤皮带7再次偏离预定的运行轨迹，则重复步骤s1-步骤s5；
129.s7、设置预警机制，若检测到输煤皮带7偏离预定的运行轨迹，控制系统将立即启动预警机制，并通过预设的调整策略提前进行纠偏。
130.需要说明的是，根据输煤皮带7正常运行状态下的偏离角度范围，设置合理的偏离角度阈值eth，当检测到的偏离角度θ超过eth时，启动预警机制，超过阈值eth后，控制系统立即向相关人员发送预警信息，提示输煤皮带7偏离正常运行状态，存在异常情况。
131.当预警机制启动时，控制系统将根据预设的调整策略，自动提前对校正机构3的参数(如调整角度)进行修正，以减小偏离角度，使输煤皮带7回到正常范围。
132.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
133.在实际应用时，首先通过控制台8启动皮带驱动机构5，由皮带驱动机构5带动输煤皮带7对煤炭进行输送，若输煤皮带7发生偏离时，则会通过改变上水平托辊303和感应托辊305的位置或角度来调整输煤皮带7的运行路径，从而确保输煤皮带7始终沿着设定的路径平稳运行，在输送过程中，通过皮带张紧机构6(皮带张紧机构6的工作原理如上文所示)使输煤皮带7保持在一定的紧度，从而让输煤皮带7可以稳定运行减少输煤皮带7滑动，同时能够提高输煤皮带7的传动效率。
134.综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过设置校正机构3，能够通过
检测驱动辊308监测输煤皮带7的运行状态，若输煤皮带7发生偏离时，则会通过改变上水平托辊303和感应托辊305的位置或角度来调整输煤皮带7的运行路径，从而确保输煤皮带7始终沿着设定的路径平稳运行，避免了因输煤皮带7偏离路径造成的运输中断，从而提高了煤炭的运输效率，且整个过程可以自动进行，无需人工干预，从而大大减少了维护工作量，并提高了控制系统的运行效率和稳定性。
135.本发明通过设置皮带张紧机构6，能够保持输煤皮带7的适当张力，使输煤皮带7保持在一定的紧度，防止过于松弛或过于紧绷，从而让输煤皮带7可以稳定运行减少输煤皮带7滑动，同时能够提高输煤皮带7的传动效率，减少输煤皮带7的磨损，延长输煤皮带7的使用寿命。
136.本发明通过引入模糊逻辑控制器，并将其输出作为pid控制器的输入，可以充分利用模糊逻辑控制器的优势来处理不确定性和非线性关系，同时使用pid控制器的反馈控制和稳定性特性，以达到对输煤皮带7进行实时监测和纠偏的目的，提高纠偏效果和系统性能。
137.本发明通过协同算法对各校正机构3进行协同调控，确保每个校正机构3按照正确的参数进行调整，从而将输煤皮带7回到预定的运行轨迹。同时通过协同算法对各校正机构3进协同行调控，可以确保调整动作的迅速执行，以最小化输煤皮带偏离轨迹的时间和距离，同时将pid控制算法和协同算法相结合，不仅能够对输煤皮带7进行抗跑偏自适应调整，并且能够提高纠偏精度，减少人工干预的需求，提高自动化水平。
138.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
139.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，包括底板(1)，其特征在于，所述底板(1)顶部一侧设置有支撑架(2)，所述支撑架(2)的中部依次设置有若干校正机构(3)，所述支撑架(2)的顶部依次设置有若干与所述校正机构(3)相配合的传感器(4)；所述底板(1)的顶部另一侧依次设置有皮带张紧机构(6)及皮带驱动机构(5)，且所述皮带驱动机构(5)的圆周外侧设置有与所述校正机构(3)及所述皮带张紧机构(6)相配合的输煤皮带(7)；所述底板(1)的顶部一端设置有控制台(8)。2.根据权利要求1所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述支撑架(2)的底部依次设置有若干与所述输煤皮带(7)相配合的下水平托辊一(9)。3.根据权利要求2所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述校正机构(3)包括依次设置在所述支撑架(2)中部的安装座(301)，所述安装座(301)的顶部一侧设置有安装架一(302)，所述安装架一(302)的顶部中间位置设置有上水平托辊(303)，所述安装架一(302)的顶部两侧对称设置有感应托辊(305)，所述安装架一(302)通过调节机构(306)与安装架二(307)连接，所述安装架二(307)的顶部两侧对称设置有检测驱动辊(308)；所述安装架一(302)的底端通过连接轴与伺服电机一(309)的输出端相连接，所述伺服电机一(309)通过支架(304)设置在所述安装座(301)的一侧。4.根据权利要求3所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述调节机构(306)包括设置在连接轴圆周外侧的支撑板一(3061)，所述支撑板一(3061)的一侧穿插设置有转轴一(3062)，所述转轴一(3062)的顶端设置有连杆一(3063)，所述连杆一(3063)的底端设置有转轴二(3064)，所述转轴二(3064)的底端设置有支撑板二(3065)，且所述支撑板二(3065)设置在所述安装座(301)的顶端，所述安装座(301)的外侧壁设置有立杆(3066)，所述立杆(3066)的顶端通过连杆二(3067)与所述安装架二(307)相连接，所述连杆一(3063)的顶端通过转轴三(3068)与所述安装架二(307)相连接。5.根据权利要求4所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述皮带张紧机构(6)包括设置在所述底板(1)顶部一侧的安装底板(601)，所述安装底板(601)的顶端设置有安装顶板(602)，所述安装底板(601)的内侧壁对称设置有l形支架(603)，两组所述l形支架(603)之间穿插设置有转动轴(612)，所述转动轴(612)的一端设置伺服电机二(604)；所述转动轴(612)的两侧套设有锥齿轮一(605)，所述锥齿轮一(605)的顶部设置有与之相配合的锥齿轮二(606)，所述锥齿轮二(606)的圆心位置穿插设置有驱动丝杆(607)，所述驱动丝杆(607)的圆周外侧套设有滑板(608)，所述滑板(608)通过安装架三(609)设置在所述安装顶板(602)的顶端，所述安装架三(609)的两侧对称设置有与所述输煤皮带(7)相配合的下水平托辊二(610)，所述滑板(608)之间设置有与所述输煤皮带(7)相配合的调节辊(611)。6.根据权利要求1所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述传感器(4)用于依据预设算法检测输煤皮带是否存在偏离现象；其中，所述传感器(4)用于依据预设算法检测输煤皮带是否存在偏离现象包括以下步
骤：s1、利用传感器采集并发送输煤皮带的运动状态信号，并获取输煤皮带的中心线，所述运动状态信号包括输煤皮带的运动速度、位置及角度；s2、根据采集的运动状态信号和输煤皮带的中心线位置，实时监测输煤皮带当前位置与中心线的偏离角度；s3、引入模糊逻辑控制器，其输入为输煤皮带的偏离角度和偏离速度，其输出为pid控制器的参数；s4、将pid控制器的参数送入对应的pid控制器，利用pid控制算法计算各校正机构需要调整的参数；s5、将各校正机构需要调整的参数输入到控制系统中，通过协同算法对各校正机构进行协同调控，确保输煤皮带回到预定的运行轨迹；s6、实时监测输煤皮带的运行状态，若输煤皮带再次偏离预定的运行轨迹，则重复步骤s1-步骤s5；s7、设置预警机制，若检测到输煤皮带偏离预定的运行轨迹，控制系统将立即启动预警机制，并通过预设的调整策略提前进行纠偏。7.根据权利要求6所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述将pid控制器的参数送入对应的pid控制器，利用pid控制算法计算各校正机构需要调整的参数包括以下步骤：s41、通过pid控制器接收来自模糊逻辑控制器的输出，包括比例、积分和微分的系数；s42、pid控制器根据当前的偏离角度和目标角度计算出角度误差，所述目标角度为输煤皮带处于中心线上的位置；s43、结合pid控制器的参数，利用pid控制算法计算出pid控制量，所述pid控制量为各校正机构需要调整的角度；s44、将计算出的pid控制量转换为控制指令，并通过控制系统传输给各校正机构，所述控制指令指导校正机构调整角度，使输煤皮带的偏离角度逐渐接近零。8.根据权利要求7所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述将各校正机构需要调整的参数输入到控制系统中，通过协同算法对各校正机构进行协同调控，确保输煤皮带回到预定的运行轨迹包括以下步骤：s51、根据每个校正机构的位置和作用范围，为每个校正机构定义其局部目标量，所述局部目标量为输煤皮带在其作用范围内偏移时，其需要达到的最优调整量；s52、为每个校正机构设置初始的参数及权重参数，所述权重参数为其对最终调整效果的影响程度；s53、将每个校正机构通过协同算法与其余校正机构进行协同调控。9.根据权利要求8所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述将每个校正机构通过协同算法与其余校正机构进行协同调控包括以下步骤：s531、根据校正机构的优先级及状态制定协同规则，并根据协同规则以及当前的局部目标量更新前一时刻的最优位置调整量和拉格朗日对偶变量；s532、每个校正机构依照已设定的协同规则，独立求解优化子问题，并计算出自身的最优位置调整量；
s533、每个校正机构将自身的最优位置调整量传递给其他校正机构，并接收其他校正机构发送的最优位置调整量；s534、根据接收到的其他校正机构的最优位置调整量，每个校正机构将根据协同规则和自身计算出的最优位置调整量，更新自身的控制参数；s535、检测是否满足原始残差和对偶残差均小于预设收敛阈值的条件，若满足，则表示协同算法已经收敛，整个流程结束；若不满足，则持续对各校正机构自身的控制参数进行更新，直到满足收敛条件为止。10.根据权利要求9所述的一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，其特征在于，所述协同规则包括以下方面：当输煤皮带发生偏移时，驱动优先级最高且状态正常的校正机构，若无法实现对输煤皮带的校正，则同时驱动多个优先级较高的校正机构；对于偏移较小的情况，只驱动位于偏移区域附近的校正机构进行调整，若对输煤皮带的校正效果不佳，则同时驱动更多相邻的校正机构；对于偏移较大的情况，直接同时驱动多个优先级高的校正机构，并通过协同算法协同工作；若校正机构出现故障或异常，则将其从协同工作中暂时排除，其他正常工作的校正机构继续工作。

技术总结
本发明公开了一种具备抗跑偏自适应调控功能的输煤皮带校正装置，包括底板，底板顶部一侧设置有支撑架，支撑架的中部依次设置有若干校正机构，支撑架的顶部依次设置有若干与校正机构相配合的传感器；底板的顶部另一侧依次设置有皮带张紧机构及皮带驱动机构，且皮带驱动机构的圆周外侧设置有与校正机构及皮带张紧机构相配合的输煤皮带；底板的顶部一端设置有控制台。本发明通过协同算法对各校正机构进行协同调控，确保每个校正机构按照正确的参数进行调整，从而将输煤皮带回到预定的运行轨迹。迹。迹。


技术研发人员：李会安 张强 甄志广 高飞 樊力昌 张秀峰 苏朝宏 武明路 王建朋 付占龙 朱胜宝
受保护的技术使用者：石家庄良村热电有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/10/6