礦井提升機作為煤礦生產(chǎn)的主要運輸設(shè)備之一，主要承擔(dān)著煤炭、矸石、物料以及下井工人的運輸工作。礦井提升機常見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的制動失效所引起的。當(dāng)故障發(fā)生時，可能會釀成重大提升事故。由提升機制動失效而導(dǎo)致人員傷亡或巨大經(jīng)濟損失的典型案例有：2003年，江蘇徐州某礦因提升機超載而導(dǎo)致制動過程中制動力矩不足，造成制動失效，致使提升容器墜罐，最終導(dǎo)致20余天的停產(chǎn)，經(jīng)濟損失高達1 000余萬元；2005年，山西晉城某礦因電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而導(dǎo)致制動閘瓦與制動盤之間的摩擦系數(shù)較小，制動過程中無法可靠制動，造成礦井停產(chǎn)一個多月，直接經(jīng)濟損失1 800余萬元；2008年，江蘇徐州某礦提升機在緊急制動過程中，因制動力矩不足，而造成制動失效，直接經(jīng)濟損失2 000余萬元。所有礦井生產(chǎn)事故中，因礦井提升機制動失效的比例占據(jù)30%有余。制動系統(tǒng)作為提升機的安全運行核心保障，其穩(wěn)定可靠性直接影響著提升機的安全性能，因此研究提升機的穩(wěn)定制動停車意義重大。

　　目前，礦井提升機的安全制動方式主要包括恒力矩制動和緊急狀態(tài)下的恒減速制動。其中恒減速制動在制動過程中將減速度設(shè)為恒定值，提升機在各類工況下都以恒定的減速度制動，不僅降低變工況下對機械設(shè)備以及罐籠的沖擊載荷，還能有效預(yù)防摩擦提升機滑繩事故的發(fā)生，是一種較為理想的安全制動方式。當(dāng)前，國內(nèi)對恒減速制動方式的研究還不夠成熟，傳統(tǒng)的控制策略難以實現(xiàn)提升機各種工況下的恒減速制動，并且研究人員缺乏行之有效的實驗平臺。為保證提升機制動系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，基于提升綜合實驗臺，我們設(shè)計了提升機的恒減速制動實驗系統(tǒng)，并以此進行了恒減速制動模糊PID控制策略的研究。

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

　　在本書的撰寫過程中，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、魏中舉高級實驗師、張鵬教授、劉承偉副教授等的幫助。另外，還得到了中國礦業(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、徐龍增、杜曉月、張飛龍等的幫助。在實驗過程中得到了中國礦業(yè)大學(xué)實驗中心、貴州盤譽泰合機械有限公司、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目（編號：黔教合KY字[2020]117）、六盤水市科技局基金項目（編號：52020-2019-05-12）、貴州省科技廳基金項目（編號：黔科合平臺人才-YS2[2021]001）、貴州教育廳基金項目（編號：黔教合協(xié)同創(chuàng)新字[2016]02）、貴州省科技廳基金項目（編號：黔科合平臺人才[2019] 5620）、六盤水師范學(xué)院校級基金項目（編號：LPSSYKJTD201802）、六盤水師范學(xué)院校級基金項目（編號：LPSSYZDPYXK201705）、貴州教育廳基金項目（編號：黔教合KY字[2017]026）等項目的資助。在此，筆者一并表示誠摯的感謝！

　　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，在此一并表示誠摯的感謝！

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