基于在线插值模糊控制的煤矿瓦斯抽排系统

论文摘要

我国煤矿安全生产的形势依然严峻,瓦斯突出是最主要的灾害。针对目前煤矿广泛采用的瓦斯抽排系统存在的问题和安全隐患,研究开发了煤矿瓦斯抽排泵的智能控制与优化运行系统。所开发的系统独特地设置了一个回流支路和回流调节阀,能够根据情况来智能地调节瓦斯抽排流量的大小,该系统可以进行浓度监测、显示、超限报警,断电,信息联网,还增加了断水保护功能。该系统封闭无泄漏,控制有效,运行安全,维护量小,成本低廉,节能。本课题在前人研究的基础上,对现场各种问题进行了更深入的研究。进而提出了在线插值模糊控制的新型算法,此算法使得控制规则更加平滑,控制器更加精密,大大的提高了控制系统的性能。同时,基于现场的实际情况,提出了双泵运行的控制策略,使系统更加符合实际情况。此外,为了方便工作人员的检修,还在设计中加人了系统故障自诊断功能。整个抽排系统的智能控制通过瓦斯浓度监测结合线插值模糊控制算法,解决了现有井下抽排系统中经常出现的瓦斯超限问题,提高了系统的控制精度、安全性及可靠性。所以该项研究具有非常好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 煤矿瓦斯安全生产、形势与现状
• 1.3 本课题的研究目的内容及研究现状
• 1.3.1 研究目的和内容
• 1.3.2 本课题的研究现状
• 1.3.3 理论和应用方面的意义
• 1.4 移动抽排控制系统介绍
• 2 在线插值的模糊控制算法设计
• 2.1 模糊控制原理介绍
• 2.2 基本模糊控制器
• 2.2.1 精确量的模糊化
• 2.2.2 模糊控制规则的设计原则及方法
• 2.2.3 解模糊策略
• 2.2.4 查询表的建立
• 2.3 煤矿瓦斯抽排基本模糊控制控制器设计
• 2.3.1 量程转化以及精确量模糊化
• 2.3.2 确定语言值
• 2.3.3 确定隶属函数
• 2.3.4 去模糊化和确定模糊控制表
• 2.3.5 基本模糊控制器的优点及存在问题
• 2.4 解析描述控制规则可调整的模糊控制器
• 2.4.1 解析控制规则的描述
• 2.4.2 解析模糊控制的插值算法
• 2.5 基于在线插值和解析模糊控制算法
• 2.5.1 解析模糊控制器设计
• 2.5.2 在线插值的解析模糊控制器设计
• 3 基于在线插值模糊控制的煤矿瓦斯抽排控制系统
• 3.1 控制系统总体结构设计
• 3.1.1 控制系统被控对象分析
• 3.1.2 乏风处甲烷浓度传感器存在的意义
• 3.1.3 控制系统总体概述
• 3.2 系统硬件设计
• 3.2.1 控制箱硬件结构
• 3.2.3 瓦斯浓度采集器
• 3.2.4 断水保护说明
• 3.2.5 本安电源设计
• 3.2.6 多回转阀门电动装置
• 3.3 控制系统程序设计
• 3.3.1 开发平台
• 3.3.2 主程序设计
• 3.3.3 数据处理程序设计
• 3.3.4 控制算法程序设计
• 3.3.5 TD-400C的组态
• 4 结论
• 4.1 本课题的主要结论和创新
• 4.2 本课题的几个主要创新点
• 4.3 后续研究工作的展望
• 参考文献
• 附录 A 部分MATLAB和PLC程序清单
• 后记或致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果