井下供水智能控制論文范文

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1系統的工作原理

根據淮滬煤電丁集礦井下供水的實際情況，本系統采用一個壓力傳感器和一個流量傳感器分別來測量井下供水壓力p和井上水流速度v；將p和v作為系統的輸入量來控制井上閥門的開度。其中壓力傳感器將測得的值先傳給KZC127礦用隔爆兼本安型信號轉換器，然后KZC127再通過光纖將值傳給KJJ121型礦用隔爆型網路控制器，最后KJJ121通過工業以太網將值傳給井上的控制器。系統中電動球閥F1是執行機構，通過調整它的開度可以控制井下管道內的水壓，保證其在安全范圍內；安全閥是在控制器或執行機構出現故障時，及時排出管道內多余的水，降低管道內的水壓，降低由于水壓過高對管壁和閥門的損耗；排氣閥的作用是排出水流帶入管道內的氣體，解決由于氣體壓縮造成壓力傳感器誤判的問題。

2智能控制器的設計

由于在整個供水過程中，系統具有很大的不確定性、高度的非線性，要建立一個線性系統是不可能的，因此在綜合考慮現場各種環境的情況下，本系統選用多輸入模糊控制的控制策略。

2.1多輸入模糊控制器的結構本系統的控制策略的控制器結構如圖3所示。

2.2多輸入模糊算法1）輸入輸出變量尺度變換及模糊化處理令V、E、EC、U1和U2的模糊分割后的集合為：{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},且隸屬函數采用最常用的三角函數來描述，則煤礦井上管道內水的流量V、煤礦井下管道內水壓P誤差E、誤差改變量EC、控制量U1和U2的隸屬度賦值表如表1所示。2）模糊控制規則表和模糊控制總表的設計通過現場調查和現場專家及技術人員的經驗，制定了輸出U1和輸出U2模糊控制規則表。再根據面積中心法進行解模糊運算，從而得到該控制器的模糊控制總表，如表2所示。將以上算法用C語言進行編程，并將其移植到ARM中去，從而增強了控制的快速性，大大提高了控制器的控制精度，防止了由于計算而造成的延遲，消除了以往用PLC來控制要通過上位機來計算而造成的時間延遲。

3系統仿真

本系統模擬淮滬煤電丁集礦自動供水的實際情況用MATLAB進行系統仿真，煤礦井下水壓可以快速地控制在安全范圍內，同時也保證了井下供水的要求，達到了預期設想的控制效果。

4結語

本系統綜合采用了多輸入模糊控制、ARM、光纖傳輸、工業以太網等技術，實現了井下供水無人看守的自動控制，解決了深井井下供水存在的問題，同時也大大降低了生產成本，此系統具有很強的抗干擾性能、結構簡單、調試方便、魯棒性好等特點。

作者：張雅潔張自強單位：安徽水利水電職業技術學院