基于模糊控制和AHP的矿井变频调速通风系统.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2012Vo1．42No．I电气传动2012年第42卷第1期基于模糊控制和AHP的矿井变频调速通风系统李海英，李媛媛，宋建成。(1．上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093；2．太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原030024)摘要：针对煤矿井下瓦斯浓度和风机转速之间难以确定精确数学模型的问题，采用双模糊控制系统，在瓦斯浓度与电机频率之间建立了一种对应的模糊关系；考虑多瓦斯和煤尘传感器对输出频率影响程度的不同，采用层次分析法确定4个输入因素的权重，然后通过加权平均得

2、到输出频率。仿真结果表明：该控制系统可根据瓦斯和煤尘浓度实现局部通风机的变频调速，既在低瓦斯浓度时达到了节能效果，又在高瓦斯浓度时保证了通风安全。关键词：模糊控制；层次分析法；矿井通风系统中图分类号：TD724文献标识码：AFrequencyControlSystemofMiningVentilatorBasedonFuzzyControlandAHPLIHai—ying，LIYuan—yuan，SONGJian—cheng(1．SchoolofOptical—electricalandComputerEng

3、ineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China；2．CollegeofElectricalandPowerEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，Shanxi，China)Abstract：Tosolvethedifficultyoftheprecisemathematicalmodelbetweenminegasconcentration

4、andthetunnelfanspeed，adouble—fuzzycontrollerwasdesignedtobuiltacorrespondingfuzzyrelationbetweenthem．Consideringthedifferentinfluencesontheoutputfrequencebymulti—gasanddustsensors，ananalytichierar—chyprocess(AHP)wasadoptedtodeterminetheweightsoffourinputfac

5、tors，andthenthefinalfrequencywasobtainedbytheweightedaverage．Thesimulationresultsshowthatthisdouble—fuzzysystemcanachievethefrequencycontrolofthelocalfanaccordingtotheinputsoffoursensors，realizingenergysavinginlowgascaseandsafetydischarginginhighgascase．Key

6、words：fuzzycontrol；analytichierarchyprocess(AHP)；tunnelventilationsystem频率之间建立精确数学模型，即使模糊PID控1引言制，也很难确定3个最优参数。模糊(fuzzy)控制由于不同矿井瓦斯浓度差别很大，从节能和用来直接描述非线性系统的动态特性，文献[5]基瓦斯超限排放角度出发，变频通风系统[1]逐渐于该方法实现了电机转速与瓦斯浓度的对应关提上日程。文献[2]采用神经网络法控制风机转系。由于电机转速通常受控于多传感器信号，上速，该方法虽可模拟

7、实际情况，但需大量数据修述文献均没有考虑多个输人因素对输出频率(或正。文献[3，4]提出一种模糊PID变频调速控制转速)的影响权重问题。系统，由于PID控制系统建立在被控对象准确的层次分析法[6]建立在专家咨询基础上，把传递函数或状态空间模型基础上，而现实中，局部多指标的权重赋值简化为各指标重要性的两两比通风机所需风量跟巷道长度、风阻、煤尘和瓦斯浓较，然后进行数学处理，具有可信、实用的特点。度等诸多因素有关，且巷道内瓦斯浓度的涌出又本文基于AHP确定了4个输入量的权重，之后有动态性和随机性，所以很难在瓦斯浓度

8、与电机对4个子模糊控制器的输出加权平均，得到集节基金项目：国家“十一五”科技支撑计划重点项目(2007BAK29B05)作者简介：李海英(1975一)，女，博士，副教授，Email：sh-1hy@163．corn17电气传动2012年第42卷第1期李海英，等：基于模糊控制和AHP的矿井变频调速通风系统能和瓦斯超限排放于一体的、适用于不同矿井通风的双模式控制系统。2模糊控制系统2．1控制策略图2e的隶