魯棒H_∞事件觸發(fā)控制在煤礦局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)WINCS中的研究與應(yīng)用

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]