矿用救生舱生存环境参数智能监控系统的研究与设计

发布时间：2017-07-17 09:10

  本文关键词：矿用救生舱生存环境参数智能监控系统的研究与设计

  更多相关文章： 救生舱 生存环境参数 监控 数学建模 单神经元PID

【摘要】：我国煤炭资源丰富,但由于煤炭的开采深度深、地质环境复杂,致使矿难事故频频发生。矿用救生舱是事故发生后进行救援的有效手段,其中生存环境参数监控为救生舱系统中最为重要的组成部分。通过对救生舱生存环境参数的智能控制,可以充分利用有限的生存资源,能有效延长避难者的生存时间,提高救援成功率。本文基于目前救生舱生存环境参数控制中存在的一些问题,结合单神经元理论和PID控制方法进行了救生舱生存环境参数智能监控系统的研究和设计。在矿用救生舱生存环境控制方面,国内的相关文献多为针对单一参数或部分参数进行控制。本文根据生存环境参数监控系统的需要,对其结构和功能进行相对全面的设计,其包含氧气浓度、有害气体浓度、温度、湿度监控子系统。确定了各子系统的控制方案,继而根据子系统的选定方案建立相应的数学模型。救生舱生存环境参数控制系统具有时滞、时变、非线性、耦合等特点,传统的PID控制难以得到满意的效果。本文引进单神经元控制理论,设计单神经元自适应PID控制器,并将其应用于各参数控制子系统。设计解耦器,对存在耦合关系的参数进行解耦。借助MATLAB对设计的监控系统进行仿真,结果与传统PID控制系统相比,证实所设计的监控系统拥有更好的控制性能。系统选用FPGA为控制器核心并且借助Verilog HDL语言对数据采集、智能PID控制器、输出、解耦、工作模式调整和时限预估以及系统通讯等部分进行了硬、软件设计。最后借助KJXXX救生舱样机进行调试与实验,表明所研究设计的生存环境参数智能监控系统可以实现环境参数自动调节、模式调整、时限预估、人工辅助调节等基本功能,具有一定的意义和应用价值。
【关键词】：救生舱 生存环境参数 监控 数学建模 单神经元PID
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD774;TP277
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-20
• 1 绪论20-27
• 1.1 研究背景及意义20-21
• 1.2 救生舱分类及组成21-24
• 1.3 救生舱生存环境参数监控系统发展现状24-25
• 1.4 智能控制技术的发展25-26
• 1.5 本文研究内容26-27
• 2 系统构成及数学建模27-43
• 2.1 系统结构与功能设计27-36
• 2.2 系统数学建模36-42
• 2.3 本章小结42-43
• 3 系统智能控制策略的研究43-68
• 3.1 PID控制43-45
• 3.2 单神经元网络PID智能控制45-49
• 3.3 生存环境参数智能控制策略的研究49-56
• 3.4 生存环境参数控制系统仿真56-67
• 3.5 本章小结67-68
• 4 生存环境参数监控系统的硬、软件设计68-91
• 4.1 FPGA选型与配置方式69-70
• 4.2 数据采集部分设计70-74
• 4.3 智能控制器设计74-80
• 4.4 输出部分设计80-82
• 4.5 解耦部分设计82-84
• 4.6 工作模式调整和时限预估部分设计84-85
• 4.7 系统通讯设计85-89
• 4.8 实验测试89-90
• 4.9 本章小结90-91
• 5 总结与展望91-93
• 5.1 总结91-92
• 5.2 展望92-93
• 参考文献93-97
• 附录97-102
• 作者简历102-104
• 学位论文数据集104

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 木子林;;山西五大煤矿集团开始配备井下救生舱[J];山西能源与节能;2010年05期

2 本刊通讯员;;中国首台矿用救生舱制成可容纳10人避险4天[J];煤炭工程;2010年12期

3 ;矿用可移动救生舱样舱制成 可保10人96小时生存[J];生命与灾害;2010年12期

4 艾长波;;矿用救生舱国内外发展概况[J];舰船防化;2010年06期

5 巩宪武;;西安重装集团与中资国泰公司签署井下救生舱生产合作协议[J];陕西煤炭;2011年03期

6 许健;李长录;王凯;;救生舱的生存温度保障[J];煤矿安全;2011年08期

7 汪声;金龙哲;栗婧;汪澍;;矿用救生舱热环境分析[J];煤炭学报;2011年09期

8 ;我国第一台矿用可分离式救生舱问世[J];煤矿机械;2011年09期

9 韩文达;刘铁军;刘贵强;史功赫;李国庆;;矿用安全救生舱的发展趋势研究[J];煤矿机械;2011年10期

10 ;井下紧急避险系统与矿用救生舱设计生产[J];工业设计;2011年06期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 盛伟;王强;刘秀芳;郑丽娜;;蓄冷型空调机在矿用救生舱中的应用[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年

2 李波;刘安翔;刘洪波;;救生舱风机控制器的设计[A];第三届全国煤矿机械安全装备技术发展高层论坛暨新产品技术交流会论文集[C];2012年

3 周旭;杨陆海;;矿用救生舱配置原则与应用研究[A];中国采选技术十年回顾与展望[C];2012年

4 张婷;;矿用救生舱焊接部位数值模拟处理方法分析[A];第五届全国计算爆炸力学会议论文摘要[C];2012年

5 白博;李志强;王志华;赵隆茂;;矿用井下救生舱抗爆炸冲击性能研究[A];第五届全国计算爆炸力学会议论文摘要[C];2012年

6 李长有;程晓琦;张胜奎;;基于SHT75的矿井救生舱温湿度检测[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会（论文集2）[C];2010年

7 王晶晶;武会宾;张鹏程;巨彪;;Q460级矿用救生舱用钢的组织与析出相研究[A];2014年全国钢材深加工研讨会论文集[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 实习记者 李拓 刘冰;井下矿工的生命港湾[N];中国煤炭报;2010年

2 记者 林玉　施智梁;矿用救生舱亮相千亿蛋糕待分食[N];经济参考报;2010年

3 ;矿难救生舱将全智利巡游[N];新华每日电讯;2010年

4 记者 吴宇　吴陈;世博会智利馆将展矿难救生舱[N];新华每日电讯;2010年

5 王欢　整理;救生舱：矿难中的生命庇护所[N];中国矿业报;2010年

6 记者 陈波;重庆造救生舱下月正式下井[N];重庆日报;2010年

7 本报记者 任s，

本文编号：552873