基于模糊预测控制的煤矿局部通风机风量调节系统研究

发布时间：2017-03-26 14:01

  本文关键词：基于模糊预测控制的煤矿局部通风机风量调节系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：局部通风是煤矿掘进开采过程中非常重要的环节，良好的通风系统可以排除和稀释井下的有毒有害气体，供井下工作人员正常呼吸，保证煤矿的安全开采。但是，局部通风又是复杂且耗电的过程。为了满足正常的通风要求，我国大多数局部通风机都工作在大功率恒速运行的状态，这样不但电能浪费严重，而且容易在巷道内的上隅角形成瓦斯积聚，造成安全隐患。针对这一问题，本文设计了一种模糊广义预测控制的局部通风机风量调节系统，可根据井下瓦斯浓度的变化适时调节风机风量，在实现煤矿安全生产的同时，又达到了节约电能的目的。 首先利用标称对象的输入输出数据作为煤矿局部通风机风量调节系统T-S模糊模型的辨识数据，并采用在模糊C均值聚类算法基础上改进后的GK聚类算法辨识T-S模糊模型的前提结构和参数，采用正交最小二乘算法辨识结论参数。然后将辨识得到的局部通风机风量调节系统的T-S模糊模型线性化为适合于广义预测控制的CARIMA进行控制，并对此控制系统进行仿真。 仿真结果表明，采用模糊广义预测控制的风量调节系统，不依赖于被控制对象精确的数学模型，在大滞后、时变、多干扰的风量调节系统中工作稳定、适应性好、抗干扰能力强。
【关键词】：局部通风系统 GK聚类 T-S模糊模型 模糊预测控制
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273.4;TD72
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 附表索引10-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题背景与研究意义11-12
• 1.2 煤矿局部通风机的国内外研究现状12-14
• 1.2.1 煤矿局部通风机的国外研究现状12-13
• 1.2.2 煤矿局部通风机的国内研究现状13-14
• 1.3 煤矿局部通风机风量调节方法的研究现状14-15
• 1.4 模糊预测控制的研究现状15-18
• 1.4.1 模糊控制15-17
• 1.4.2 预测控制17-18
• 1.4.3 模糊预测控制18
• 1.5 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 局部通风理论20-29
• 2.1 局部通风概况20-22
• 2.1.1 局部通风机的工作方式20-21
• 2.1.2 局部通风装置的巷道布置21-22
• 2.2 风机的节能原理22-25
• 2.2.1 风机的特性23-24
• 2.2.2 风机的节能原理24-25
• 2.3 局部通风机风量调节系统的特点25-26
• 2.4 局部通风机风量调节系统的控制原理26
• 2.5 局部通风机风量调节系统的数学模型26-28
• 2.5.1 变频器—异步电动机的数学模型27-28
• 2.5.2 风机的数学模型28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 局部通风机风量调节系统的常规控制研究29-36
• 3.1 PID 控制的局部通风机风量调节系统29-30
• 3.1.1 PID 控制器的设计29
• 3.1.2 系统仿真29-30
• 3.2 模糊控制的局部通风机风量调节系统30-32
• 3.2.1 模糊控制器的设计30-31
• 3.2.2 系统仿真31-32
• 3.3 模糊自适应 PID 控制的局部通风机风量调节系统32-35
• 3.3.1 模糊自适应 PID 控制器的设计32-34
• 3.3.2 系统仿真34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 基于 GK 聚类算法的 T-S 模糊模型辨识36-47
• 4.1 模糊模型36-37
• 4.2 T-S 模型的结构和特点37-38
• 4.3 T-S 模糊模型的辨识38-39
• 4.4 聚类算法39-43
• 4.4.1 聚类算法理论39-41
• 4.4.2 聚类效果分析41-43
• 4.5 结论参数的辨识43-45
• 4.6 基于 GK 聚类算法的局部通风机风量调节系统模型辨识45-46
• 4.7 本章小结46-47
• 第5章 模糊预测控制在风量调节系统中的应用研究47-56
• 5.1 预测控制的基本原理48-49
• 5.2 广义预测控制算法49-53
• 5.2.1 广义预测控制的基本方法49-51
• 5.2.2 广义预测控制算法参数的选择51-53
• 5.3 基于 T-S 模型的模糊预测控制53-55
• 5.3.1 模糊预测控制原理53-54
• 5.3.2 局部通风机风量调节系统仿真54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论与展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录63

【参考文献】

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本文编号：268876