礦井提升機(jī)作為煤礦生產(chǎn)的主要運(yùn)輸設(shè)備之一，主要承擔(dān)著煤炭、矸石、物料以及下井工人的運(yùn)輸工作。礦井提升機(jī)常見(jiàn)的故障類型可分為提升鋼絲繩的打滑、鋼絲繩出現(xiàn)斷繩、容器出現(xiàn)墜罐等，每種故障均有可能是提升機(jī)的制動(dòng)失效所引起的。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，可能會(huì)釀成重大提升事故。由提升機(jī)制動(dòng)失效而導(dǎo)致人員傷亡或巨大經(jīng)濟(jì)損失的典型案例有：2003年，江蘇徐州某礦因提升機(jī)超載而導(dǎo)致制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)力矩不足，造成制動(dòng)失效，致使提升容器墜罐，最終導(dǎo)致20余天的停產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1 000余萬(wàn)元；2005年，山西晉城某礦因電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而導(dǎo)致制動(dòng)閘瓦與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)較小，制動(dòng)過(guò)程中無(wú)法可靠制動(dòng)，造成礦井停產(chǎn)一個(gè)多月，直接經(jīng)濟(jì)損失1 800余萬(wàn)元；2008年，江蘇徐州某礦提升機(jī)在緊急制動(dòng)過(guò)程中，因制動(dòng)力矩不足，而造成制動(dòng)失效，直接經(jīng)濟(jì)損失2 000余萬(wàn)元。所有礦井生產(chǎn)事故中，因礦井提升機(jī)制動(dòng)失效的比例占據(jù)30%有余。制動(dòng)系統(tǒng)作為提升機(jī)的安全運(yùn)行核心保障，其穩(wěn)定可靠性直接影響著提升機(jī)的安全性能，因此研究提升機(jī)的穩(wěn)定制動(dòng)停車意義重大。

　　目前，礦井提升機(jī)的安全制動(dòng)方式主要包括恒力矩制動(dòng)和緊急狀態(tài)下的恒減速制動(dòng)。其中恒減速制動(dòng)在制動(dòng)過(guò)程中將減速度設(shè)為恒定值，提升機(jī)在各類工況下都以恒定的減速度制動(dòng)，不僅降低變工況下對(duì)機(jī)械設(shè)備以及罐籠的沖擊載荷，還能有效預(yù)防摩擦提升機(jī)滑繩事故的發(fā)生，是一種較為理想的安全制動(dòng)方式。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)對(duì)恒減速制動(dòng)方式的研究還不夠成熟，傳統(tǒng)的控制策略難以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)各種工況下的恒減速制動(dòng)，并且研究人員缺乏行之有效的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為保證提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，基于提升綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，我們?cè)O(shè)計(jì)了提升機(jī)的恒減速制動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并以此進(jìn)行了恒減速制動(dòng)模糊PID控制策略的研究。

　　在撰寫本書的過(guò)程中，站在前人的研究基礎(chǔ)上，以確保礦井提升機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)，全面深入探討了礦井提升機(jī)恒減速制動(dòng)控制的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。以液壓制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，深入分析了制動(dòng)過(guò)程中上提、下放時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并針對(duì)運(yùn)行階段建立了提升機(jī)上提和下放過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程；基于動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)合提升機(jī)制動(dòng)控制的需求，設(shè)計(jì)了恒力矩、恒減速制動(dòng)控制液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換裝置，并完成各個(gè)核心參數(shù)的選擇，根據(jù)選型設(shè)計(jì)結(jié)果，基于液壓仿真軟件實(shí)現(xiàn)比例溢流閥、蓄能器、盤式制動(dòng)器及液壓系統(tǒng)等各個(gè)核心環(huán)節(jié)的仿真分析，進(jìn)而仿真分析了幾種典型減速度下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程；根據(jù)恒減速制動(dòng)控制需求分析，以PLC作為核心控制器，完成控制系統(tǒng)軟、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以查表方式在PLC中實(shí)現(xiàn)模糊PID控制算法的設(shè)計(jì)，從而對(duì)比例溢流閥實(shí)現(xiàn)快速、高精度的實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)，并在液壓聯(lián)合仿真軟件中實(shí)現(xiàn)控制算法的可靠性仿真；參照PLC的方式，以相同提升機(jī)的恒減速制動(dòng)作為控制背景，基于嵌入式系統(tǒng)，以STM32為控制核心，完成控制方案的對(duì)比分析，基于最優(yōu)方案完成恒減速制動(dòng)控制轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)，并在控制方案的指導(dǎo)下完成多級(jí)供電、外圍濾波、輸入／輸出信號(hào)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、人機(jī)交互等核心電路的設(shè)計(jì)，結(jié)合電路原理圖的設(shè)計(jì)，利用Altuim Designer軟件完成PCB電路板的設(shè)計(jì)及封裝；結(jié)合軟硬件互補(bǔ)的設(shè)計(jì)理念，完成控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在確定開(kāi)發(fā)環(huán)境及操作系統(tǒng)后，完成各硬件系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)及調(diào)試，并實(shí)現(xiàn)恒減速制動(dòng)控制的多任務(wù)程序設(shè)計(jì)，以卡爾曼濾波器估計(jì)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)減速度值的計(jì)算，并在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制算法的設(shè)計(jì)；以提升機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)為實(shí)驗(yàn)載體，完成基于PLC控制的比例溢流閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)和恒減速制動(dòng)控制性能的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還完成了基于嵌入式系統(tǒng)的恒減速制動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，包括卡爾曼濾波估計(jì)下的減速度值測(cè)試實(shí)驗(yàn)、貼閘過(guò)程的動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)以及嵌入式控制下的恒減速制動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，此外還包括各個(gè)核心環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)；分別以提升機(jī)的提升狀態(tài)和停機(jī)狀態(tài)作為界限，分別實(shí)現(xiàn)恒減速制動(dòng)控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，并主要以《煤礦安全規(guī)程》（2022版）作為驗(yàn)證依據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各個(gè)制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)程要求。有關(guān)礦井提升機(jī)恒減速制動(dòng)控制技術(shù)的研究，對(duì)礦井提升機(jī)制動(dòng)技術(shù)與性能的改進(jìn)具有重要的參考和指導(dǎo)意義。

　　在本書的撰寫過(guò)程中，得到了六盤水師范學(xué)院艾德春教授、劉永志副教授、江偉副教授、 劉洪洋副教授、劉建剛副教授、朱廣勇講師、魏中舉高級(jí)實(shí)驗(yàn)師、張鵬教授、劉承偉副教授等的幫助。另外，還得到了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)肖興明教授的諄諄教導(dǎo)，以及碩士研究生王存強(qiáng)、徐龍?jiān)�、杜曉月、張飛龍等的幫助。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、貴州盤譽(yù)泰合機(jī)械有限公司、貴州天信電氣制造有限公司等單位的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及工程技術(shù)人員的大力支持和幫助。此外，本書還得到了貴州教育廳基金項(xiàng)目（編號(hào)：黔教合KY字[2020]117）、六盤水市科技局基金項(xiàng)目（編號(hào)：52020-2019-05-12）、貴州省科技廳基金項(xiàng)目（編號(hào)：黔科合平臺(tái)人才-YS2[2021]001）、貴州教育廳基金項(xiàng)目（編號(hào)：黔教合協(xié)同創(chuàng)新字[2016]02）、貴州省科技廳基金項(xiàng)目（編號(hào)：黔科合平臺(tái)人才[2019] 5620）、六盤水師范學(xué)院校級(jí)基金項(xiàng)目（編號(hào)：LPSSYKJTD201802）、六盤水師范學(xué)院校級(jí)基金項(xiàng)目（編號(hào)：LPSSYZDPYXK201705）、貴州教育廳基金項(xiàng)目（編號(hào)：黔教合KY字[2017]026）等項(xiàng)目的資助。在此，筆者一并表示誠(chéng)摯的感謝！

　　書中還引用了一些前人的研究成果與數(shù)據(jù)，未完全一一列出，在此一并表示誠(chéng)摯的感謝！

　　由于經(jīng)驗(yàn)和水平所限，書中難免有疏漏和欠妥之處，敬請(qǐng)各位讀者不吝指正。