模糊控制在煤礦供風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用

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1、模糊控制在煤礦供風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用　　【摘要】本文首先介紹了模糊控制技術(shù),并闡述了模糊控制的工作原理和模糊控制的特點(diǎn),結(jié)合空壓機(jī)的工作原理,研究模糊控制技術(shù)在變頻恒壓供風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用模糊控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)恒壓供風(fēng),操作簡單,維護(hù)方便,不僅提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性,而且還具有良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益?！娟P(guān)鍵詞】煤礦供風(fēng)系統(tǒng)恒壓模糊控制變頻器節(jié)能：刂聘攀?在目前的變頻傳動智能控制的主要方法有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法及專家系統(tǒng)控制等。模糊控制用模糊語言描述系統(tǒng),即可以描述應(yīng)用系統(tǒng)的定量模型,也可以描述其定性模型,可適用于任意復(fù)雜的對象控制。模糊控制是一種應(yīng)用廣泛的智能

2、控制,是一種有別于一般傳統(tǒng)控制的方法。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中,常需要精確的數(shù)學(xué)模型,方能得到精確的控制效果;模糊控制恰好相反,以語言變量為核心,采用模糊集合理論和模糊邏輯,不需要精確的數(shù)學(xué)模型,卻能取得比較精確的控制效果。近20多年來,模糊控制不僅在理論上而且在技術(shù)上都有了長足的進(jìn)步,成為自動控制領(lǐng)域中一個非?；钴S而又應(yīng)用廣泛的分支,在變頻傳動系統(tǒng)中也得到了有效的應(yīng)用。2模糊控制的工作原理5模糊控制的過程步驟:將輸入量模糊化編程模糊語言,再用致使庫中的模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理,決定應(yīng)輸出的控制的模糊量,最后將輸出的模糊量精確化,去控制被控對象,使之符合要求地運(yùn)行。3模糊控制的特點(diǎn)模糊

3、控制具有下列幾個特點(diǎn):模糊控制不用數(shù)值而用語言變量來描述系統(tǒng),因此模糊控制器不必對被控制對象建立完整的數(shù)學(xué)模型。模糊控制可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì),特別適用于非線性、時變、模型不完全的系統(tǒng),故適合變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制。模糊控制與其他控制方法不同,可以利用控制法則來描述系統(tǒng)變量間的關(guān)系。由于模糊控制器是一種語言控制器,可使操作人員易于使用人的語言進(jìn)行人機(jī)對話。實(shí)踐表明模糊控制器是一種易于掌握的非線性控制器,具有較佳的適應(yīng)性、魯棒性和容錯性。4空氣壓縮機(jī)工作原理5活塞式空氣壓縮機(jī)的工作原理為:電動機(jī)帶動曲軸旋轉(zhuǎn),通過連桿、十字頭和活塞桿帶動活塞在氣缸中作往復(fù)運(yùn)動。活塞上裝有活塞環(huán),把氣缸分成

4、左、右兩個密封腔。當(dāng)活塞到達(dá)右端位置為止,這是吸氣過程。同時活塞右側(cè)氣缸容積逐漸減小,空氣被壓縮,壓力逐漸升高,這個過程叫做壓縮過程。當(dāng)氣體被壓縮到一定壓力時,右排氣閥打開,壓縮空氣便由右排氣閥排出,直到活塞移動到氣缸的最右端,壓縮空氣被全部排出,這是排出過程?；钊跉飧變?nèi)往復(fù)運(yùn)動一次稱為一個工作循環(huán),移動的距離叫行程?？梢?對于這種活塞式空壓機(jī),一個工作循環(huán)分別完成二次吸氣和二次壓縮、二次排氣過程,所以稱為雙作用活塞式空壓機(jī)?；钊娇諌簷C(jī)是利用往復(fù)運(yùn)動的活塞與氣缸內(nèi)壁所構(gòu)成的容積的變化進(jìn)行工作的,所以屬于容積式空壓機(jī)。5風(fēng)壓模糊控制系統(tǒng)根據(jù)礦井供風(fēng)要求,主電路可以采用兩臺空

5、壓機(jī)的變頻供風(fēng)系統(tǒng)。變頻恒壓供風(fēng)主電路由M1、M2兩臺132kW電動機(jī)供風(fēng),電動機(jī)利用變頻器軟啟動,控制器輸出的電壓信號進(jìn)行變頻,來保證管道壓力恒定。能夠根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)量的大小進(jìn)行調(diào)節(jié),現(xiàn)場用風(fēng)量小時,系統(tǒng)僅需單臺空壓機(jī)變頻運(yùn)行就能維持恒壓供風(fēng);當(dāng)現(xiàn)場用風(fēng)量大時,2臺空壓機(jī)同時投入變頻運(yùn)行。對于數(shù)字模型控制來說,很難根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)量的需要來調(diào)節(jié),相對隨機(jī)性強(qiáng)、控制精確度較差,難以掌握規(guī)律,而模糊控制理論為基礎(chǔ)的實(shí)時控制系統(tǒng)就能解決這一難題。模糊控制過程主要完成精確量模糊化、模糊推理、非模糊化等任務(wù)。(1)精確量模糊化。模糊化的主要作用是將輸入的精確量轉(zhuǎn)化為模糊化量。本設(shè)5計(jì)輸入為誤差

6、信號和誤差變化信號,以實(shí)測壓力與給定值的偏差E和偏差變化DE作為輸入量,調(diào)節(jié)器輸出U作為輸出量,是一個二維模糊控制器。(2)確定控制規(guī)則。模糊控制規(guī)則是模糊控制的核心,它具有模擬人的基于模糊概念的推理能力,其確定實(shí)質(zhì)是總結(jié)控制經(jīng)驗(yàn),進(jìn)而得出一條模糊條件語句,使系統(tǒng)輸出響應(yīng)的動態(tài)特性和靜態(tài)特性都達(dá)到最佳。(3)模糊推理。為減少調(diào)整時間,利用MATLAB模糊邏輯工具編寫的模糊控制器生成程序,并計(jì)算控制響應(yīng)表,在MATLAB程序運(yùn)行結(jié)果的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況和人的經(jīng)驗(yàn)對控制表進(jìn)行微調(diào)。(4)模糊量清晰化。實(shí)際的控制輸出量必須是精確量,因此需將經(jīng)模糊推理得到的模糊控制量轉(zhuǎn)化為清晰

7、量,即解模糊處理。清晰化計(jì)算通常有以下幾種方法:最大隸屬度法、中位數(shù)法和加權(quán)平均法。最大隸屬度法選取隸屬度最大的論域元素作為判決,突出了主要信息但沒兼顧其它信息,中位數(shù)法又沒有突出主要信息,因此本系統(tǒng)采用加權(quán)平均法,也稱重心法。加權(quán)平均法既突出了主要信息也兼顧了其它信息,符合最優(yōu)輸出的要求。將輸出量清晰化后,乘比例因子得出最后的控制量,送給執(zhí)行機(jī)構(gòu),對被控對象進(jìn)行第一步控制,然后中斷等待第二次采樣,進(jìn)行第二步控制。6模糊控制方法的在煤礦供風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用5在煤礦供風(fēng)系統(tǒng)中采用模糊控制方法,對于隨機(jī)性干擾的敏