模糊PID过程控制在矿用主要通风机中的应用

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1、2012年6月矿业安全与环保第39卷第3期模糊PID控制在矿用主要通风机中的应用何伎(重庆工程职业技术学院，重庆40~37)摘要：介绍了采用西门子s7—200可编程序控制器，对矿用主要通风机实现模糊控制和PID控制相结合的算法，以及系统的组成。该方法根据实际风量的偏差和偏差变化率，在线调整PID控制器的参数，使系统能自动适应多种因素造成的风量波动，实现风机的恒风量控制。运行测试结果表明，该系统具有风量稳定、超调量小等特点，改善了风机的工作特性。关键词：矿用主要通风机；模糊控制；PID控制；可编程序

2、控制器中图分类号：TD72文献标志码：B文章编号：1008—4495(2012)03—0047-03矿井通风安全工作是煤矿安全管理的重要组成部趋成熟，目前，常采用改变主要通风机工作特性的方分。矿井通风不但具有向井下各用风地点输送新鲜风法来实现对风机供风量的调节。而改变主要通风机流，保障作业人员呼吸的重要功能，还必须兼具稀释、排工作特性一般是通过改变通风机转速或叶片安装角除井下有毒有害气体和粉尘的作用，同时还要保证井下来实现。良好的气候条件，如适合的温度、湿度与风速等。这就一般说来，总风量调节系统由

3、两级计算机控制器需要给矿井提供合适的风量，以保证矿井的安全生产。组成，下位机主要完成系统中各种参数的检测、信号处矿井主要通风机的风量易受到通风网络空气动力参数、理和按预定程序完成各种控制功能；上位机则是实现后风机陛能曲线、矿井瓦斯浓度、人员数量等参量变化的台管理、控制和监视，通过网络实现数据传输等功能。影响，为使矿用主要通风机能安全、高效地运行，必须对由于影响风机风量的因素较多，难以建立准确风机风量进行各参量变化的自适应调节，以满足煤矿安的数学模型加以分析和计算。根据自动控制理论的全生产对煤矿通风

4、条件的要求。观点和方法，采用模糊PID(比例一微分一积分)控制方法，通过可编程序控制器程序实现对矿用主要1矿井总风量调节及调节系统的组成通风机的自适应控制，从而满足外部多参数变化条在通风网络中，当矿井总风量不足或过剩时，为件下保持矿井要求风量基本恒定的供风要求。满足安全和经济两大原则的要求，需要对主要通风系统由上位机、西门子s7—200可编程序控制器机的供风量进行调节，即矿井总风量调节。常用的(PLC)j、触摸屏、变频器、接触器和传感器等组成，方法有改变主要通风机的工作特性和矿井总风阻其中PLC配

5、备CPU226和模拟量输入模块EM231，值。随着工业计算机控制技术和变频器技术的日系统主要硬件组成如图1所示。图1系统主要硬件组成示意图2模糊PID控制器原理及组成收稿日期：2011—09—09；2012—03—14修订2．1模糊PID控制器原理作者简介：何搜(1976一)，女，重庆永川人，工学硕士，模糊(Fuzzy)控制技术是一种由模糊数学、计算副教授，主要从事自动控制和教学管理的研究工作。·47·2012年6月矿业安全与环保第39卷第3期机技术、人工智能等多门学科相互融合的科学技系数；“(k

6、)为控制器的输出量；e(k)为某一采样时刻术，从模糊控制理论的观点来看，模糊控制只需要k时的偏差量；e(一1)为上次采样时刻(后一1)时的偏将技术人员的控制经验归纳总结，建立多条控制规差量；e(i)为采样时刻i时的偏差量。则，形成系统的模糊控制器来实现控制。模糊PID2．2风量模糊PII)控制器设计控制改变了传统PID控制中固定参数、K。、的选用SIMAT1Cs7—200可编程序控制器作为控控制策略，可实现根据跟踪误差信号等动态变化参制器，对矿井总风量进行自适应调节，通过PLC程序数来改变控制器的

7、各项参数，以达到改善控制效果实现对风量的模糊PID控制。设计控制器时，首先的目的。要确定模糊PID控制器的输入、输出，然后将其进行在实际应用中，广泛采用二维模糊控制器，多模糊化处理，从而生成模糊控制表。通过程序控制，用误差信号e和误差偏差信号de／dt(误差变化率由模糊化处理后的输入量，利用查询模糊控制表的ec)作为控制器的输入信号，输出分别为与输入量子程序，求得模糊控制输出量，再乘以输出量化因子存在模糊关系的3个PID参数K、K。、K，经过模就可得到实际输出量。利用模糊控制器的输出量来糊运算可实

8、现在不同工作状态下误差信号e、误差控制变频器的输出频率，以改变电动机转速达到控变化率ec均不恒定时的PID参数自适应调整。利制通风机风量的目的。用模糊控制规则对PID控制器各参数进行适时调根据PID参数的整定原则，系统采用二输入三节的控制器，即是模糊PID控制器，其组成如图2输出的模糊控制器。以风量作为控制量，设风量给所示定值(或期望值)为r，风机风量的实际值(或反馈值)为b，则误差e=卜b，误差变化率ec=e一e，且将模糊推垩I其绝对值作为一个二维模糊控制器的2个输入信设号，则P