模糊控制策略在礦井瓦斯?jié)舛绕钫{(diào)節(jié)中的應用

梁金蕊

（陽煤一礦機電工區(qū)信息中心，山西 陽泉 045000）

0 引言

局部通風機瓦斯調(diào)控裝置是現(xiàn)在的研究熱點，李聞華[1]等通過模糊調(diào)節(jié)對局部通風機自動調(diào)控裝置進行了討論，得到了瓦斯含量、氣溫、變頻器調(diào)節(jié)電壓的函數(shù)關系，還研究了變頻器調(diào)節(jié)電壓計算方式，達成了對通風量的自動調(diào)控；曹峰[2]討論了模糊調(diào)節(jié)在局部通風機裝置中的運用，描述了模糊調(diào)節(jié)算法，說明了局部通風機模糊調(diào)節(jié)裝置的運行模式和構(gòu)成，并且對局部通風機的模糊調(diào)節(jié)采取了仿真和研究。

本文利用模糊算法討論了局部通風機瓦斯調(diào)控裝置，為達成局部通風機通風量的自動調(diào)節(jié)奠定了基礎。

1 礦井局部通風機調(diào)控目標

經(jīng)過分析研究，再結(jié)合礦井局部通風機設備情況，總結(jié)出裝置的構(gòu)成圖詳見圖1。

2 瓦斯含量的模糊調(diào)控計算

2.1 工作原理

模糊Controller常常用來處理復雜裝置的情形，該裝置因為復雜的狀態(tài)難以構(gòu)建數(shù)學模型，有3個難點亟需處理：一是，將裝置的輸入?yún)?shù)模糊化處理；二是，通過模糊要求算法制定模糊調(diào)控條件，構(gòu)建出模糊調(diào)控算法，并歸納出調(diào)控方式，獲取模糊關系；三是，對模糊量采取反模糊化程序，獲取精確值。模糊Controller的工作模式詳見圖2。

圖1 局部通風機自動調(diào)控裝置

圖2 模糊Controller的工作原理

2.2 瓦斯含量模糊Controller設計

1）輸出輸入?yún)?shù)的取得。結(jié)合局部通風機裝置的現(xiàn)場應用，采取2D模糊Controller。

瓦斯含量模糊Controller中含有三個模糊參數(shù)。①輸出參數(shù)：變頻器輸入電壓（U）；②輸入?yún)?shù)：瓦斯含量偏差變化率（Ec）、瓦斯含量偏差（E）。

2）輸入輸出參數(shù)的相互關系。輸入輸出參數(shù)的相互關系如圖4、5所示。圖4的代表最大偏差，代表大偏差，代表中偏差，代表小偏差，代表無偏差；圖5的代表正大，代表正小，代表負小，代表負大；圖6的代表最高，代表高，代表中高，代表小高，代表無。瓦斯含量偏差及其變化率隸屬度賦值，如表1、2所示。

圖3 瓦斯含量偏差隸屬度曲線

圖4 瓦斯含量偏差變化率隸屬度函數(shù)

3）模糊調(diào)控原則。依照局部通風機實地操控人員及技術(shù)員經(jīng)驗的總結(jié)，可稱作模糊調(diào)控原則。此原則可以保證裝置動態(tài)及靜態(tài)性能處于最優(yōu)、輸出反應快、裝置運作平穩(wěn)。

表1 瓦斯含量偏差隸屬度賦值

表2 瓦斯含量偏差變化率隸屬度賦值

4）對照表的繪制。根據(jù)推理合成原理，由瓦斯含量偏差變化率的研究范圍是、瓦斯含量偏差的研究范圍是，根據(jù)，所有參數(shù)的組合，解得相關的模糊集合，再依照加權(quán)平均數(shù)對反模糊化求出：

依照輸入數(shù)據(jù)的不同組合，算出相關的輸出參數(shù)，求出的模糊調(diào)控如表5所示。

表3 模糊調(diào)控表

3 礦井局部通風機調(diào)控裝置設計

3.1 瓦斯監(jiān)測及通風機調(diào)節(jié)

當瓦斯含量≤1.5%時,為盡量節(jié)約能源,把瓦斯含量的變化量維持在與局部通風機轉(zhuǎn)速同步的水平,并設定轉(zhuǎn)速智能調(diào)控。裝置通過瓦斯含量模糊設備,來估測瓦斯含量偏差及其變化率,再通過,用兩個變量作參照,以此來達到挖掘巷道必需的的通風量[3-4]。

3.2 局部通風機自動調(diào)控模塊

通過PLC的系統(tǒng)對實地獲取的參數(shù)進行保存、快捷加工和獲取,裝置包括了PLC自動調(diào)控模塊、變頻器調(diào)控模塊,具體構(gòu)成詳見圖7。

圖5 局部通風機調(diào)控系統(tǒng)構(gòu)成

3.3 系統(tǒng)配置

1）瓦斯傳感的安裝詳見圖 8，其中 T1、T2、T3代表瓦斯互感器；D代表導風筒；F代表局部通風機；B代表PLC；K代表電閘。

2）瓦斯互感器相關參數(shù)值見表6。

表4 瓦斯互感器相關參數(shù)值

3）互感器的布置。采用PLC，把瓦斯含量互感器采集的數(shù)據(jù)傳輸給變頻器，互感器的電路線詳見圖9。

圖6 互感器連接線路

4 結(jié)語

本文通過瓦斯含量模糊算法，繪制了模糊調(diào)控對照表，裝置通過瓦斯含量模糊設備，來估測瓦斯含量偏差及其變化率，再通過，用兩個變量作調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的參照，以此達到挖掘巷道必需的通風量。對裝置各組成的數(shù)據(jù)進行了研究，為礦井局部通風機瓦斯調(diào)控裝置方案奠定了理論基礎。