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1、模糊PID控制在矿井通风机监控系统中的应用张强青岛科技大学自动化与电子工程学院，山东青岛266042摘要：煤矿矿井通风机风量调节系统影响因素多、数学模型难以建立，常规控制无法获得满意的控制效果，针对这些问题提出一种基于模糊PID通风机风量控制方案，对风量进行自动调节，将其应用于主通风机变频调速系统。实际运行结果表明，该种控制系统控制效果良好，为煤矿的安全生产和通风机的高效运行提供了可靠保障。关键词：模糊控制；PID控制；PLC；通风机中图分类号:TP273文献标识码:AApplicationofFuzzyPIDcontrolinMineFan
2、MonitoringSystemZhangQiang(SchoolofAutomationandElectronicEngineering，QingdaoUniversityofScienceandTechnology，Qingdao，Shandong266042，China)Abstract:FortheCoalminefanair-flowsystemhastoomanyfactorsandit’sdifficulttoestablishthemathematicalmodel,theconventionalcontrolcannotob
3、tainasatisfactorycontrolperformancefortheseproblems.Tosolvetheseproblems,weproposeasolutionbasedonfuzzyPIDcontrolwhichcontrolsminefanandautomaticallyadjustsairvolume,itwillbeappliedtomainfanvariablespeedsystem.Thepracticalresultshowsthatthekindofcontrolsystemhasgoodcontrole
4、ffectandprovidesareliableguaranteeforthecoalmineproductionsafetyandtheefficientoperationofventilator.KeyWords:FuzzyControl;PIDControl;PLC;MineFan1概述有“矿井肺腑”之称的主通风机是煤矿的四大固定设备之一,它担负着向井下输送新鲜空气、排出粉尘和污浊气流的重任。由于井下工作现场条件恶劣,主通风机一旦发生故障,将会对整个矿区生产和安全造成重大影响,故而有必要建立一套功能完善的自动监控系统。原先的风机控制系
5、统过于简单,关键参数还处于人工监测，实时动态性能差，导致精度较低,监测内容不全面,并未与调度中心信息系统通信。同时，在风机运行过程中,由于启动柜故障停电或机械故障,都将造成主通风机停机。遇到这种情况基本上都是人工手动操作,切换风机或重新启动。由于人工手动操作慢或发现事故不及时,造成矿井停风时间长,给矿井带来致命的安全隐患,易造成安全事故。因此拟采用先进、可靠的传感器、计算机技术及智能控制理论实现矿井主通风机性能及状态的在线实时监测监控,以便在生产过程中及时掌握主通风机运行参数和状态,并实现故障预警，及时检修与处理。煤矿主通风机系统按照行业标准
6、必须配置2组风机，其运行方式为一组工作，另一组备用。目前一组风机系统普遍装备2台电机，风量需求小时只启动一台电机，风量需求大时2台电机以对旋方式同时运行。本监控系统以PLC为核心,主要由信号监测装置、传感(变送)器、PLC、通信装置、上位机及其它设备组成,可分为风机变电站监控系统和风机本体流量、负压和振动参数等的监控系统。2控制系统的结构由通风机的运行特性可知：风量Q与电动机转速n在一定时段内可以认为成正比关系。因此，系统在风量的闭环控制中，采用通风机电动机的转速作为反馈量来进行风量的调节。控制原理图如图1所示。给定的电机速度减去测量所得的实
7、际速度n得到误差e,误差的变化率∆e=e(n)-e(n-1)。PID控制器和模糊控制器对误差和误差变化率进行分析处理。模糊控制器根据模糊推理和运算得到PID所需参数。PID控制器输出控制量u，输出直接控制变频器的输出，变频器输出相应的速度控制电机运行，得到相应的风量。图1控制原理图模糊PID控制器由PLC编程实现，其中控制算法如式(1)所示。(1)式中：——控制器输出值——误差值——比例系数——积分系数——微分系数3模糊PID的设计由图1可知，模糊控制器是双输入三输出的形式。偏差e及偏差变化率∆e二者构成模糊控制器的二维输入，三个输出分别为P
8、ID控制器的比例系数、积分系数、微分系数。偏差e及偏差变化率∆e的论域为{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6}，语言变量值为
