局部通风机模糊-PI双模控制系统设计.pdf

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1、2011年第2期工业仪表与自动化装置·59·局部通风机模糊一PI双模控制系统设计赵杰，李满，姜艳秋(黑龙江科技学院电气与信息工程学院，哈尔滨150027)摘要：针对矿井掘进工作面巷道的长度、风阻、瓦斯的浓度等诸多因素的不确定性，以局部通风机为研究对象，设计出结合PI控制和模糊控制的双模控制器，有效地解决了单一控制算法下动态性能和稳态误差之间的矛盾。通过建模仿真表明，模糊一PI双模控制融合了2种不同控制算法的优势，实时控制通风机的转速随矿井的通风量及瓦斯浓度变化，具有较小的超调量和较高的稳态精度。关键词：局部通风机；变频调速；模糊一P

2、I；瓦斯排放中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1000—0682(2011)02—0059—03Theresearchoffuzzy．．PIdual——modecontrolsystemaboutlocalfanZHA0Jie，LIMan，JIANGYanqiu(ElectricalandInformationEngineering~Uege，HeilonglYangInstituteofSciervceandTechnology，Harbin150027China)Abstract：Accordingtotheleng

3、thofroadway，windresistance，theconcentrationofgasandmanyotherfactorsofuncertaintyinthemineheadingface，adual—modecontrollerisproposedwhichrealizesthecombinationoffuzzycontrolandtraditionalPIcontrolwiththestudyoflocalfanstosolvethemainconflictofthedynamicperformancewithth

4、esteady——stateerroreffectivelyadoptingasinglecontrolalgo--rithm．Modelingandsimulationresultsshowthatthedual—modefuzzy—PIcontrolalgorithmmergestheadvantagesofbothcontrolalgorithm，cancontrolspeedofthefanwiththemineventilationandgascon-centrationchangeinrealtimeandhasquic

5、kresponsespeed，highsteadyaccuracy．Keywords：localfan；variablefrequencyadjustablespeed；fuzzy—PI；gasdischarging处的瓦斯浓度要求不超过1％～1．5％，因此必须控0引言制瓦斯排放的速度，以防“一风吹”排放瓦斯造成的矿井掘进工作面是瓦斯煤尘事故多发地点，采危害。此外，为了达到节能效果，当瓦斯浓度在用风量稀释并排出掘进巷道的瓦斯是一种主要的有0～1．5％时，局部通风机的转速应与瓦斯浓度的增效方法。局部通风机是井下掘进过程中的主要设减成比

6、例地升降，即随瓦斯浓度的变化自动调整转备，在煤层中单巷掘进时，多采用局扇作压人式通速。控制策略的原则是在正常通风时实现节能，在风，通风系统复杂，与巷道的掘进长度、横断面积、风瓦斯超限排放时要安全高效J。筒阻力、瓦斯浓度以及井下工作人员的数量等诸多井下环境恶劣，巷道内瓦斯的涌出是随机的，并因素有关。且有诸多不确定性因素的影响，而传统的控制策略传统方式中矿井局部通风机的功率一般较大，比较简单，系统可靠性和调速系统的动态性能较差。并且开机后保持全速运行，当巷道掘进深度较浅时，考虑到通风系统具有非线性、强耦合、多干扰、就会出现“大马拉小车”

7、的局面，造成电能的浪费。大滞后等特点，根据风速、流量和瓦斯浓度，采用智根据《煤矿安全规程》，当瓦斯浓度达到或超过能的模糊一PI双模控制策略，对局部通风机进行变1．5％时，应进人排放瓦斯状态。排放时，为了保证频调速，实现其转速的大范围调节，既能满足掘进工回风巷中瓦斯浓度不超限，新鲜风流和乏风流混合作面的通风要求，又大大地降低由于长期恒速运转而造成的吨煤耗电量。收稿日期：2010—11—15基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11541304)1系统组成及工作原理作者简介：赵杰(1977)，女，硕士，黑龙江人，讲师，毕业于哈尔滨工

8、程大学控制理论与控制工程专业，研究方向为自动化与智能控制。瓦斯排放系统如图l所示，瓦斯传感器分别安·60·工业仪表与自动化装置2011年第2期放在掘进巷道迎风头、掘进巷道口、回风巷混合处，井局部通风机转速，控制掘进工作面的通风和瓦斯风