井下皮带运输系统是煤矿生产的主要能耗环节,它的能源利用效率直接关系着煤矿效益,影响着企业竞争力。而传统运行模式下,皮带机经常处于欠载甚至空载的运行状态,能源效率低下,造成大量的电能浪费。为了降低能源消耗,减少能源成本支出,必须对原有系统进行优化处理。首先,介绍了皮带机相关技术的国内外研究现状与应用前景,并指出了与国外相比,国产皮带机技术方面存在的差距。分析了现有皮带机运行模式存在的问题,并指出其中有较大的优化空间。起动过程会产生较大的冲击电流,对设备和电网造成严重的损害;多电机驱动功率不平衡问题,影响设备安全;欠载和空载运行会造成大量的电能损失,且加速了皮带的磨损。根据能源需求侧管理相关原理,以及现有模式的特点,结合电价制度,确定了“分时电价”下的“削峰填谷”“变频调速”优化策略。其次,根据ISO5048与DIN22101,分析皮带机运行受力情况,建立了皮带机系统功率数学模型,把所有参数归纳为4个系数,方便了优化计算。建立了灰色预测模型,用于产煤量预测计算;结合分时电价确定了最小电费成本的优化目标函数。针对优化过程存在模型失配与系统干扰影响控制精度的问题,引入了预测控制算法进行优化处理;它滚动优化的思想能有效消除误差,提高优化质量。然后,进行了系统优化仿真。仿真结果表明,与原有运行模式相比,优化后的皮带机系统能源消耗与能源成本均有很大程度的降低;皮带机运行更为平稳,减少了对机械设备以及电网的冲击,系统整体优化效果良好。最后,设计了优化控制系统硬件结构与软件控制流程。控制系统由DSP、变频器、煤仓料位计、以及转速传感器等部件组成;控制流程包括控制主流程、调速过程子流程、紧急情况处理流程、软起动流程以及功率平衡控制流程。