模糊控制在煤矿供风系统中应用

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1、模糊控制在煤矿供风系统中应用　　【摘要】本文首先介绍了模糊控制技术,并阐述了模糊控制的工作原理和模糊控制的特点,结合空压机的工作原理,研究模糊控制技术在变频恒压供风系统中的应用。利用模糊控制系统来实现空压机恒压供风,操作简单,维护方便,不仅提高了系统运行的稳定性和安全性,而且还具有良好的经济与社会效益。【关键词】煤矿供风系统恒压模糊控制变频器节能：刂聘攀?在目前的变频传动智能控制的主要方法有模糊控制、神经网络控制、遗传算法及专家系统控制等。模糊控制用模糊语言描述系统,即可以描述应用系统的定量模型,也可以描述其定性模型,可适用于任意复杂的对象控制。模糊控制是一种应用广泛的智能

2、控制,是一种有别于一般传统控制的方法。在传统的控制系统中,常需要精确的数学模型,方能得到精确的控制效果;模糊控制恰好相反,以语言变量为核心,采用模糊集合理论和模糊逻辑,不需要精确的数学模型,却能取得比较精确的控制效果。近20多年来,模糊控制不仅在理论上而且在技术上都有了长足的进步,成为自动控制领域中一个非常活跃而又应用广泛的分支,在变频传动系统中也得到了有效的应用。2模糊控制的工作原理5模糊控制的过程步骤:将输入量模糊化编程模糊语言,再用致使库中的模糊规则进行模糊推理,决定应输出的控制的模糊量,最后将输出的模糊量精确化,去控制被控对象,使之符合要求地运行。3模糊控制的特点模糊

3、控制具有下列几个特点:模糊控制不用数值而用语言变量来描述系统,因此模糊控制器不必对被控制对象建立完整的数学模型。模糊控制可以简化系统设计,特别适用于非线性、时变、模型不完全的系统,故适合变频调速系统的控制。模糊控制与其他控制方法不同,可以利用控制法则来描述系统变量间的关系。由于模糊控制器是一种语言控制器,可使操作人员易于使用人的语言进行人机对话。实践表明模糊控制器是一种易于掌握的非线性控制器,具有较佳的适应性、鲁棒性和容错性。4空气压缩机工作原理5活塞式空气压缩机的工作原理为:电动机带动曲轴旋转,通过连杆、十字头和活塞杆带动活塞在气缸中作往复运动。活塞上装有活塞环,把气缸分成

4、左、右两个密封腔。当活塞到达右端位置为止,这是吸气过程。同时活塞右侧气缸容积逐渐减小,空气被压缩,压力逐渐升高,这个过程叫做压缩过程。当气体被压缩到一定压力时,右排气阀打开,压缩空气便由右排气阀排出,直到活塞移动到气缸的最右端,压缩空气被全部排出,这是排出过程。活塞在气缸内往复运动一次称为一个工作循环,移动的距离叫行程。可见,对于这种活塞式空压机,一个工作循环分别完成二次吸气和二次压缩、二次排气过程,所以称为双作用活塞式空压机。活塞式空压机是利用往复运动的活塞与气缸内壁所构成的容积的变化进行工作的,所以属于容积式空压机。5风压模糊控制系统根据矿井供风要求,主电路可以采用两台空

5、压机的变频供风系统。变频恒压供风主电路由M1、M2两台132kW电动机供风,电动机利用变频器软启动,控制器输出的电压信号进行变频,来保证管道压力恒定。能够根据现场风量的大小进行调节,现场用风量小时,系统仅需单台空压机变频运行就能维持恒压供风;当现场用风量大时,2台空压机同时投入变频运行。对于数字模型控制来说,很难根据现场风量的需要来调节,相对随机性强、控制精确度较差,难以掌握规律,而模糊控制理论为基础的实时控制系统就能解决这一难题。模糊控制过程主要完成精确量模糊化、模糊推理、非模糊化等任务。(1)精确量模糊化。模糊化的主要作用是将输入的精确量转化为模糊化量。本设5计输入为误差

6、信号和误差变化信号,以实测压力与给定值的偏差E和偏差变化DE作为输入量,调节器输出U作为输出量,是一个二维模糊控制器。(2)确定控制规则。模糊控制规则是模糊控制的核心,它具有模拟人的基于模糊概念的推理能力,其确定实质是总结控制经验,进而得出一条模糊条件语句,使系统输出响应的动态特性和静态特性都达到最佳。(3)模糊推理。为减少调整时间,利用MATLAB模糊逻辑工具编写的模糊控制器生成程序,并计算控制响应表,在MATLAB程序运行结果的基础上,结合现场实际情况和人的经验对控制表进行微调。(4)模糊量清晰化。实际的控制输出量必须是精确量,因此需将经模糊推理得到的模糊控制量转化为清晰

7、量,即解模糊处理。清晰化计算通常有以下几种方法:最大隶属度法、中位数法和加权平均法。最大隶属度法选取隶属度最大的论域元素作为判决,突出了主要信息但没兼顾其它信息,中位数法又没有突出主要信息,因此本系统采用加权平均法,也称重心法。加权平均法既突出了主要信息也兼顾了其它信息,符合最优输出的要求。将输出量清晰化后,乘比例因子得出最后的控制量,送给执行机构,对被控对象进行第一步控制,然后中断等待第二次采样,进行第二步控制。6模糊控制方法的在煤矿供风系统的应用5在煤矿供风系统中采用模糊控制方法,对于随机性干扰的敏