崔嵬 吳曉飛 孟鳳果 張國華 謝青海 韓俊先

摘要：針對我國尤其是河北省邢臺地區(qū)煤礦局部通風機風量調節(jié)系統(tǒng)結構落后、控制方法智能化程度低以及控制機制老化等問題，設計了一套基于魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制的煤礦局部通風機風量調節(jié)WINCS（無線網絡控制系統(tǒng)）。系統(tǒng)更新了控制結構，采用了最新的事件觸發(fā)控制機制，同時將魯棒[H∞]控制與事件觸發(fā)控制相結合，對控制器及觸發(fā)條件進行了共同設計，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和動靜態(tài)特性最優(yōu)的基礎上，同時達到了為企業(yè)節(jié)約電能和節(jié)省無線網絡信道資源的目的。

關鍵詞：煤礦局部通風機；WINCS（無線網絡控制系統(tǒng)）；事件觸發(fā)控制；魯棒[H∞]控制

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）26-0214-02

河北省邢臺市作為河北省煤炭重要產區(qū)，煤礦局部通風機風量調節(jié)系統(tǒng)結構落后、控制方法智能化程度低以及控制機制老化等問題嚴重制約了其智能化發(fā)展。本文構建了基于魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制的煤礦局部通風機風量調節(jié)WINCS，重點研究了魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制的關鍵性問題，并取得了良好的效果。

1 系統(tǒng)主要環(huán)節(jié)數學模型建立

1.1 變頻器、三相異步電動機數學模型

變頻器、三相異步電動機這一設備可視為一階慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數為：

[G1（S）=KTS+1] （1）

式中：K，T兩個參數由變頻器、三相異步電動機相關參數確定。

1.2 局部通風機數學模型

局部通風機轉速的快慢決定著工作面瓦斯?jié)舛鹊母叩?，將在實際現場采集到的1500組數據進行篩選，通過神經網絡進行離線辨識，將辨識結果作為局部通風機數學模型使用。

2 控制系統(tǒng)及控制機制設計

本設計控制系統(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)散至無窮大，無法穩(wěn)定，而在魯棒[H∞]控制器和觸發(fā)條件下，系統(tǒng)出現了小幅度超調與震蕩，調節(jié)時間約為1.817s，但狀態(tài)變量最終穩(wěn)定到目標設定值[[0 0]T]，說明系統(tǒng)具有極強的抗干擾性能力和魯棒性，其穩(wěn)定性及動靜態(tài)特性也完全滿足應用需求。

4 結束語

本文設計了一套基于魯棒[H∞]事件觸發(fā)控制機制的煤礦局部通風機風量調節(jié)WINCS，系統(tǒng)采用工控機、變頻器直接拖動局部通風機負載，采用無線網絡作為系統(tǒng)通信介質，解決了布線繁瑣性問題，在控制機制上，采用了最新的事件觸發(fā)控制機制，考慮到系統(tǒng)參數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)控制機制相結合，對控制器及觸發(fā)條件進行了共同設計，通過試驗仿真及在河北省邢臺市某中型煤礦試用，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和動靜態(tài)特性最優(yōu)的基礎上，同時達到了為企業(yè)節(jié)約電能和節(jié)省無線網絡信道資源的目的。

參考文獻：

[1] 杜昭平，袁文榮.網絡串級控制系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制器設計[J].控制與決策，2018（8）：1527-1531.

[2] 崔黎黎，張勇，張欣.非線性零和微分對策的事件觸發(fā)自適應動態(tài)規(guī)劃算法[J].控制理論與應用，2018（5）：610-618.

[3] 張培晏，撖動.煤礦局部通風機智能控制系統(tǒng)技術研究[J].煤，2015（8）：70-71.

[4] 杜結班.全風壓與局部通風機相結合的通風技術研究和應用[J].煤炭技術，2014（6）：47-49.

[通聯編輯：張薇]