基于模糊免疫PID的后路運輸皮帶控制系統(tǒng)研究

李芳

【摘 要】 文章針對后路帶式輸送機在工作中所處地質條件復雜、自動化水平低、功耗較大的問題，提出了模糊控制同免疫控制相結合，利用模糊免疫PID控制算法，對帶式輸送機進行變頻調速處理的方法。利用MTLAB軟件進行仿真分析，結果表明，和傳統(tǒng)PID控制相比，系統(tǒng)控制變得更加穩(wěn)定、準確、及時，有效滿足了系統(tǒng)的自動化要求，解決了系統(tǒng)的高功耗問題，實現了節(jié)能目的。

【關鍵詞】 帶式輸送機;模糊免疫PID控制;控制系統(tǒng);變頻調速

【中圖分類號】 TD634.1;TP273 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）01-0028-02 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

后路運輸皮帶承擔采煤面和主巷道之間原煤運輸任務，其所處的地質條件較為復雜，輸送路段長且彎道較多，存在運輸系統(tǒng)的自動化水平低，皮帶運輸的功耗大的問題。本文則將模糊控制同免疫控制相結合，通過對運輸系統(tǒng)的變頻調速控制，得出利用模糊免疫PID控制的系統(tǒng)，更加準確、穩(wěn)定、及時，使系統(tǒng)功耗更低，結果具有一定的參考價值。

1 模糊免疫PID控制

1.1模糊控制原理

與傳統(tǒng)控制不同，模糊控制是將控制變量進行模糊化處理，使其自己在模糊狀態(tài)下，依照模糊準則進行推算得到結果，再對其進行處理，使其清晰化后輸出，從而實現控制，如圖1所示。

模糊控制的實現是通過特定的規(guī)則和語言形式實現的，制定專家不同，參與人不一樣都會使創(chuàng)建的規(guī)則發(fā)生變化。但當系統(tǒng)較為復雜時，往往很難實現數學模型的創(chuàng)建，此時采用模糊控制，在一定程度上更易創(chuàng)建，同時具備專家的功能，能夠實現更優(yōu)控制，在這一層次較傳統(tǒng)控制更好。

1.2免疫PID控制原理

免疫控制是基于人工免疫過程創(chuàng)建的一種控制算法，更適用于外界干擾因素較多、不確定性更強的情況下使用。免疫PID設計是系統(tǒng)機體控制同PID控制系統(tǒng)相對應，確定出模糊免疫控制規(guī)律，從而得出最新的控制算法。其中，系統(tǒng)參數值的選取是否合理，將直接影響系統(tǒng)的控制性能。

2模糊免疫PID控制器設計

模糊控制同免疫控制相結合，綜合兩種控制方式的優(yōu)點，可以克服傳統(tǒng)PID控制的缺點，使系統(tǒng)具備更好的魯棒性，具備更強的適應能力及尋優(yōu)能力，使系統(tǒng)在更短的時間內通過自行調節(jié)，達到最優(yōu)化的期望輸出。模糊免疫PID調節(jié)原理見圖2所示。

3皮帶電機調速系統(tǒng)仿真分析

采用MTLAB軟件，對后路運輸皮帶電機變頻調速系統(tǒng)進行仿真分析，通過構建PID控制、模糊PID控制和模糊免疫PID控制系統(tǒng)，驗證三種系統(tǒng)的可行性。初始時免疫控制參數k、η的值分別為0.3、0.6，設置電機初始速度為0，5s后進行變頻調速，其他參數見表1。

模糊免疫PID控制系統(tǒng)及三種控制系統(tǒng)下電機轉速仿真結果見圖3、4所示。

當系統(tǒng)處于傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制下時，轉速從0rad/min到達第一個峰值所需時間分別為0.9s、0.6s，超調量分別為100rad/min、50rad/min，調整時間分別為2s、1.2s。由圖3可知，當系統(tǒng)處于模糊免疫PID控制下時，經0.4S，轉速達到第一個峰值1028.86rad/min，最大超調量約為28rad/min，經過時間0.7s后，完成調整;5秒后，系統(tǒng)速度調整到1175.88rad/min時，起調量較小，起調所需要的時間也進一步下降。通過對比三種系統(tǒng)下速度調整圖可以看出，在轉速達到同一峰值后，常規(guī)PID控制系統(tǒng)調整所需時間最長，起調量也最大。與之相比，模糊PID控制系統(tǒng)的轉速調整效果更好，起調量減少，時間縮短。采用模糊免疫PID控制系統(tǒng)，達到電機轉速峰值時間縮短，調整時間也最短，效果最優(yōu)。由此可以看出，模糊免疫PID控制系統(tǒng)具備更優(yōu)的控制性能。

4總結

本文分析了后路運輸皮帶系統(tǒng)存在的問題，并介紹了模糊控制原理、免疫PID控制原理，并設計了模糊免疫PID控制器，最后利用MTLAB軟件對三種控制系統(tǒng)下的運輸皮帶調速系統(tǒng)進行了仿真分析，結果表明利用模糊免疫PID控制的系統(tǒng)更加穩(wěn)定、及時、準確，運行功耗最低、速度調節(jié)效果更好。

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