李芳

【摘 要】 文章針對(duì)后路帶式輸送機(jī)在工作中所處地質(zhì)條件復(fù)雜、自動(dòng)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(jié)合，利用模糊免疫PID控制算法，對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速處理的方法。利用MTLAB軟件進(jìn)行仿真分析，結(jié)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(zhǔn)確、及時(shí)，有效滿足了系統(tǒng)的自動(dòng)化要求，解決了系統(tǒng)的高功耗問題，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的。

【關(guān)鍵詞】 帶式輸送機(jī);模糊免疫PID控制;控制系統(tǒng);變頻調(diào)速

【中圖分類號(hào)】 TD634.1;TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2020）01-0028-02 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

后路運(yùn)輸皮帶承擔(dān)采煤面和主巷道之間原煤運(yùn)輸任務(wù)，其所處的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，輸送路段長(zhǎng)且彎道較多，存在運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)化水平低，皮帶運(yùn)輸?shù)墓拇蟮膯栴}。本文則將模糊控制同免疫控制相結(jié)合，通過(guò)對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制，得出利用模糊免疫PID控制的系統(tǒng)，更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定、及時(shí)，使系統(tǒng)功耗更低，結(jié)果具有一定的參考價(jià)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(jìn)行模糊化處理，使其自己在模糊狀態(tài)下，依照模糊準(zhǔn)則進(jìn)行推算得到結(jié)果，再對(duì)其進(jìn)行處理，使其清晰化后輸出，從而實(shí)現(xiàn)控制，如圖1所示。

模糊控制的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)特定的規(guī)則和語(yǔ)言形式實(shí)現(xiàn)的，制定專家不同，參與人不一樣都會(huì)使創(chuàng)建的規(guī)則發(fā)生變化。但當(dāng)系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，往往很難實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的創(chuàng)建，此時(shí)采用模糊控制，在一定程度上更易創(chuàng)建，同時(shí)具備專家的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)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(guò)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(qiáng)的情況下使用。免疫PID設(shè)計(jì)是系統(tǒng)機(jī)體控制同PID控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，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(shù)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(shè)計(jì)

模糊控制同免疫控制相結(jié)合，綜合兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，可以克服傳統(tǒng)PID控制的缺點(diǎn)，使系統(tǒng)具備更好的魯棒性，具備更強(qiáng)的適應(yīng)能力及尋優(yōu)能力，使系統(tǒng)在更短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)自行調(diào)節(jié)，達(dá)到最優(yōu)化的期望輸出。模糊免疫PID調(diào)節(jié)原理見圖2所示。

3皮帶電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真分析

采用MTLAB軟件，對(duì)后路運(yùn)輸皮帶電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，通過(guò)構(gòu)建PID控制、模糊PID控制和模糊免疫PID控制系統(tǒng)，驗(yàn)證三種系統(tǒng)的可行性。初始時(shí)免疫控制參數(shù)k、η的值分別為0.3、0.6，設(shè)置電機(jī)初始速度為0，5s后進(jìn)行變頻調(diào)速，其他參數(shù)見表1。

模糊免疫PID控制系統(tǒng)及三種控制系統(tǒng)下電機(jī)轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果見圖3、4所示。

當(dāng)系統(tǒng)處于傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制下時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)?rad/min到達(dá)第一個(gè)峰值所需時(shí)間分別為0.9s、0.6s，超調(diào)量分別為100rad/min、50rad/min，調(diào)整時(shí)間分別為2s、1.2s。由圖3可知，當(dāng)系統(tǒng)處于模糊免疫PID控制下時(shí)，經(jīng)0.4S，轉(zhuǎn)速達(dá)到第一個(gè)峰值1028.86rad/min，最大超調(diào)量約為28rad/min，經(jīng)過(guò)時(shí)間0.7s后，完成調(diào)整;5秒后，系統(tǒng)速度調(diào)整到1175.88rad/min時(shí)，起調(diào)量較小，起調(diào)所需要的時(shí)間也進(jìn)一步下降。通過(guò)對(duì)比三種系統(tǒng)下速度調(diào)整圖可以看出，在轉(zhuǎn)速達(dá)到同一峰值后，常規(guī)PID控制系統(tǒng)調(diào)整所需時(shí)間最長(zhǎng)，起調(diào)量也最大。與之相比，模糊PID控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速調(diào)整效果更好，起調(diào)量減少，時(shí)間縮短。采用模糊免疫PID控制系統(tǒng)，達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)速峰值時(shí)間縮短，調(diào)整時(shí)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(jié)

本文分析了后路運(yùn)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(shè)計(jì)了模糊免疫PID控制器，最后利用MTLAB軟件對(duì)三種控制系統(tǒng)下的運(yùn)輸皮帶調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明利用模糊免疫PID控制的系統(tǒng)更加穩(wěn)定、及時(shí)、準(zhǔn)確，運(yùn)行功耗最低、速度調(diào)節(jié)效果更好。

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