崔嵬 吳曉飛 孟鳳果 張國(guó)華 謝青海 韓俊先
摘要:針對(duì)我國(guó)尤其是河北省邢臺(tái)地區(qū)煤礦局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)落后、控制方法智能化程度低以及控制機(jī)制老化等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一套基于魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制的煤礦局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)WINCS(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng))。系統(tǒng)更新了控制結(jié)構(gòu),采用了最新的事件觸發(fā)控制機(jī)制,同時(shí)將魯棒[H∞]控制與事件觸發(fā)控制相結(jié)合,對(duì)控制器及觸發(fā)條件進(jìn)行了共同設(shè)計(jì),在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)靜態(tài)特性最優(yōu)的基礎(chǔ)上,同時(shí)達(dá)到了為企業(yè)節(jié)約電能和節(jié)省無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信道資源的目的。
關(guān)鍵詞:煤礦局部通風(fēng)機(jī);WINCS(無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng));事件觸發(fā)控制;魯棒[H∞]控制
中圖分類(lèi)號(hào):TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2018)26-0214-02
河北省邢臺(tái)市作為河北省煤炭重要產(chǎn)區(qū),煤礦局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)落后、控制方法智能化程度低以及控制機(jī)制老化等問(wèn)題嚴(yán)重制約了其智能化發(fā)展。本文構(gòu)建了基于魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制的煤礦局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)WINCS,重點(diǎn)研究了魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制的關(guān)鍵性問(wèn)題,并取得了良好的效果。
1 系統(tǒng)主要環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型建立
1.1 變頻器、三相異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型
變頻器、三相異步電動(dòng)機(jī)這一設(shè)備可視為一階慣性環(huán)節(jié),其傳遞函數(shù)為:
[G1(S)=KTS+1] (1)
式中:K,T兩個(gè)參數(shù)由變頻器、三相異步電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)確定。
1.2 局部通風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型
局部通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢決定著工作面瓦斯?jié)舛鹊母叩?,將在?shí)際現(xiàn)場(chǎng)采集到的1500組數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線辨識(shí),將辨識(shí)結(jié)果作為局部通風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型使用。
2 控制系統(tǒng)及控制機(jī)制設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)原理圖如圖1。
從圖2中可以看出系統(tǒng)在常規(guī)PID控制下,系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡以極快的速度迅速發(fā)散至無(wú)窮大,無(wú)法穩(wěn)定,而在魯棒[H∞]控制器和觸發(fā)條件下,系統(tǒng)出現(xiàn)了小幅度超調(diào)與震蕩,調(diào)節(jié)時(shí)間約為1.817s,但狀態(tài)變量最終穩(wěn)定到目標(biāo)設(shè)定值[[0 0]T],說(shuō)明系統(tǒng)具有極強(qiáng)的抗干擾性能力和魯棒性,其穩(wěn)定性及動(dòng)靜態(tài)特性也完全滿足應(yīng)用需求。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一套基于魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制機(jī)制的煤礦局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)WINCS,系統(tǒng)采用工控機(jī)、變頻器直接拖動(dòng)局部通風(fēng)機(jī)負(fù)載,采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)通信介質(zhì),解決了布線繁瑣性問(wèn)題,在控制機(jī)制上,采用了最新的事件觸發(fā)控制機(jī)制,考慮到系統(tǒng)參數(shù)的不確定性和外界各種干擾因素,將魯棒[H∞]控制與事件觸發(fā)控制機(jī)制相結(jié)合,對(duì)控制器及觸發(fā)條件進(jìn)行了共同設(shè)計(jì),通過(guò)試驗(yàn)仿真及在河北省邢臺(tái)市某中型煤礦試用,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)靜態(tài)特性最優(yōu)的基礎(chǔ)上,同時(shí)達(dá)到了為企業(yè)節(jié)約電能和節(jié)省無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信道資源的目的。
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[通聯(lián)編輯:張薇]