传统的大型露天煤矿运输方式为卡车运输,随着开采深度的不断增加,相关操作人员和卡车燃料所需的费用也呈上升的趋势。为满足降低大型露天煤矿开采费用、加强环境保护等方面的要求,利用大型波状挡边带式输送机系统作为提升煤炭运输的关键设备,进而克服卡车运输的不足以及普通带式输送机受输送倾角限制的缺点,深入研究大型带式输送在露天煤矿中用于提升运输,具有相当重要的经济意义。波状挡边带式输送机系统动态特性的研究成为其设计和开发的核心问题之一,通过研究波状挡边带式输送机系统的动态特性,优化输送机的性能,从而使波状挡边带式输送机系统在经济上更加合理、在技术上更加可靠。针对大型波状挡边带输送机系统动力学问题,本文基于分数阶导数理论,建立了基于分数阶导数粘弹性模型的波状挡边输送带的粘弹性模型,在此基础之上建立了波状挡边输送带的动力学模型,并进行了求解。构建了大型波状挡边带式输送机系统的动力学模型,并对参数进行了赋值。利用ADAMS与MATLAB软件对在不同起动和运行条件下的波状挡边带式输送机系统的动态特性进行了动态仿真研究。通过仿真得出在波状挡边带式输送机系统起动和运行过程中,动态效应表现最明显的部位存在于波状挡边带式输送机系统的驱动滚筒的趋入端附近。从这个意义上讲,改善波状挡边带式输送机系统趋入端附近的动态特性对于改善整个波状挡边带式输送系统的动态特性是至关重要的。波状挡边带式输送系统的动态特性除了取决于波状挡边输送带的性质外,还在很大程度上受到其驱动装置的影响。为了适应波状挡边带式输送机系统大型化的要求,本文对非标准系列的驱动滚筒进行了研究。在波状挡边带式输送机系统传动滚筒摩擦传动理论基础上,分析了滚筒的受力情况,推导出了欧拉公式和驱动滚筒各受力情况的计算公式,对其传动理论与滚筒的受力情况进行了分析和计算。利用ANSYS软件对滚筒结构进行了静力分析,取其6阶的模态进行了动力学分析;根据拓扑优化理论基础,采用变密度法拓扑优化的均匀方法,以结构最小应变能为目标,对波状挡边带式输送机系统驱动滚筒的轴进行拓扑优化,经过优化以后,优化滚筒体积比优化之前减少了 22.6%,最大等效应力提高51.4%,滚筒轴的最大扰度降低34.5%,均在工程范围之内,符合要求。基于内置径向式转子结构永磁同步电机(PMSM)为本课题研究对象,对大型波状挡边带式输送机系统用永磁同步电机进行了研究。使用ANSOFT对设计永磁同步电动机进行仿真研究,分析了永磁电机空载时的磁力线分布,磁通密度等,通过磁力线分布可以查看设计电机的漏磁情况。在永磁电机模型定转子中求取空载气隙径向磁密沿圆周的分布情况,进而求取空载气隙磁密谐波含量和幅值。根据分析结果验证设计的准确性并对不合理的地方进行调整。与此同时,进行了永磁同步电动机稳态温度场分析。本文从滑模变结构控制原理出发,设计了滑模控制器,提高系统抗干扰能力,并依据id=0矢量控制方法对永磁同步电机进行仿真。通过滑模变结构的PMSM矢量控制有良好的动稳态性能,能有效减小系统的高频抖动,;其算法简单,易于工程实现;对电机参数变化及负载转矩波动有更好的鲁棒性。设计了一种PMSM互馈对拖测试平台,在运用PMSM的矢量控制原理基础上,对整个测试平台进行了全面仿真并进行了空载、负载运行测试,所得结果与理论分析、仿真分析结果一致,表明该测试平台运行效果良好,效率较高,并进行了节能测试,通过试验验证,节约用电量22.3%,无功功率减少88.3%,电流降低49.1%,功率因数提高49.3%。