模糊控制在瓦斯浓度测控中的应用.pdf

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1、·20·煤矿机电2010年第3期模糊控制在瓦斯浓度测控中的应用代慧芳(淮北职业技术学院机电工程系，安徽淮北235000)摘要：介绍一种模糊控制器，它用模糊推理建立的模糊查询表决定变频器的输出，实现风机转速的智能控制。与传统的控制方法相比，模糊控制具有响应快、控制简单、不需建模等特点。提高了通风控制性能和自动化水平，且节能效果非常显著。关键词：模糊控制；瓦斯浓度；变频器中图分类号：T所24+．4文献标识码：B文章编号：100l一0874(20lO)03—0020—03AppliCatiOnOfFuzzyCOntrOlinMeasur．ngandCOntrOIOfGaSCOnCentrati

2、OnzM，日“i乒，lg(Dep砒mentofElectrical蚰dMecllafIicalEn垂∞丽119，HuaibeiVocationalCouege0f’khnology，Hu舶ei235000，Chi哪)AbstraCt：Introducesakindoffuzz)rcontmUerdmwingupfuzzyinquiringtableb鹪ed明f兆z)rinfbrenee粕ddete珊iningtheoutputoff诧quencyconVertertoreaKzetIleintelligentcontroloffan’sspeed．Comparingwiththe仃adi

3、tionalalgorithm，tIlefuzz)rcontrolshow8thecharacte五sticsofquickresponsibility，e鹊ycontml，andun．necessityofamodel．hsapplicationinmineVentilationsystemnotonlyimprovestheventilationcontrolperfb珊ancesandautomationle、relofthefan，butalsomuch8avesenergy．KeywOrds：fuzzycontrol；g勰concentration；fbquencyconVen

4、er1概述制。(3)用模糊控制规则或模糊矩阵实现模糊控局部通风机功率是按照最长掘进距离时保证瓦斯浓度不超限的原则确定的。当巷道掘进距离较短时，会因欠载造成电能浪费。利用计算机分析、处理瓦斯传感器发送的瓦斯浓度变化的信息，采用模糊控制算法，实时发出控制电压调制比，由变频器将控制电压转换成相应的控制频率，自动调控局部通风机的转速，达到既安全又经济的目的【卜引。2瓦斯浓度模糊控制器设计模糊控制的特点：(1)设计控制系统不要被控对象的精确数学模型，只需提供操作经验知识及现场操作数据，即可实现智能控制。(2)以语言变量代替数字变量，模糊量由模糊推理导出，控制采用“不精确推理”。(4)能执行有效控制

5、，具有良好的鲁棒性和适应性。专用模糊控制器由模糊逻辑芯片组成，推理速度快、控制精度高，但价格昂贵，输入、输出及模糊规则都有限制，灵活性较差。本文采用与数字控制器相同的硬件结构，而在软件上采用模糊控制方式，模糊控制器资源开销少，灵活性高，通用性强，应用广泛。具体步骤是：(1)根据具体情况确定模糊控制器的输入、输出变量；(2)把输入、输出变量模糊化为对应的语言变量集合；(3)根据模糊控制规则进行模糊推理，输出模糊决策量；(4)对输出模糊量进行判决，并将其转成精确量。2010年第3期煤矿机电·21·(5)编制模糊算法的应用程序，并写入控制器的程序存储器。3瓦斯浓度模糊控制器结构瓦斯浓度模糊控制

6、器结构框图如图l所示。系统运行时，根据传感器检测到的瓦斯浓度，经与设定值比较，得到瓦斯浓度偏差E与瓦斯浓度偏差变化率△&，然后按各自的隶属度函数计算出各自的模糊量。模糊控制器根据这两个模糊输入量，按模糊控制规则计算输出模糊决策量，再对其反模糊化得到精确输出量，控制变频电源的频率，改变风机转速，达到控制通风量的目的。图l瓦斯浓度模糊控制器结构框图4输入输出变量的模糊化模糊化包括决定模糊量参数的个数及其隶属度函数设计两大问题。(1)输入变量的模糊化输入变量是瓦斯浓度偏差E及其变化率Ec。瓦斯浓度偏差E的论域取为{8，7，6，5，4，3，2，l，O}，模糊语言集为{PV，PB，PM，Ps，ZE

7、}，语言描述为{很大偏差，大偏差，中偏差，小偏差，无偏差}。隶属度函数如图2所示。345678￡瓦斯浓度偏差隶属度函数瓦斯浓度偏差变化率的计算公式为：E。=E。一E一。(层。和E川为采样时刻t和￡一l的瓦斯浓度偏差量)，取取的论域为{一5，一4，一3，⋯，3，4，5}，E。的模糊语言集为{NB，NS，O，Ps，PB}，语言描述为{负大，负小，零，正小，正大}，隶属函数类似于图2。(2)输出量的模糊化选输出量的论域为{8，7，6，5，