提升機(jī)恒減速過程模糊控制技術(shù)研究

　　章就模糊控制器的設(shè)計(jì)和模糊控制器的數(shù)字仿真進(jìn)行了研究，以及恒減速模糊器的試驗(yàn)研究。

　　礦井提升機(jī)制動(dòng)器是提升機(jī)一個(gè)非常重要的組成部分，其制動(dòng)性能是作為提升系統(tǒng)減速并安全停車的最后手段，提升機(jī)安全制動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量對(duì)提升機(jī)的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的。因此，有必要對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行控制，從而使提升機(jī)的保險(xiǎn)閘發(fā)生作用時(shí)，按理想的安全制動(dòng)減速度停車。

　　現(xiàn)在煤礦在用提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩采用的手段簡單，效果有限，只是通過整定調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，制動(dòng)力矩是固定不變的，并且與容器上提和下放狀況無關(guān)，在提升機(jī)安全制動(dòng)過程中，隨著提升高度和終端載荷的增加，提升機(jī)以及提升機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子重量小，提升機(jī)在制動(dòng)過程中制動(dòng)力矩很難整定到理想值。

　　使用一種由模糊控制理論和模糊控制器組成的更接近于人腦的智能信息處理系統(tǒng)，應(yīng)用到提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)中，通過連續(xù)調(diào)節(jié)制動(dòng)力，使制動(dòng)減速度保持恒定，確保提升機(jī)在進(jìn)行安全制動(dòng)時(shí)，不受不平衡負(fù)載的影響，以恒定的制動(dòng)減速度實(shí)現(xiàn)安全、可靠的停車。

　　1高精度模糊控制器的設(shè)計(jì)基本模糊控制器相當(dāng)于一種具有PD控制規(guī)律的控制器，由于缺少積分作用，有時(shí)往往存在較大誤差，甚至其輸出在設(shè)定點(diǎn)附近出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，故不易滿足其在控制精度方面的要求。為了使提升機(jī)恒減速制動(dòng)系統(tǒng)具有較高的控制精度，以保證實(shí)際運(yùn)行過程中的安全性和可靠性，設(shè)計(jì)一種高精度模糊控制器，以改善基本模糊控制器在穩(wěn)態(tài)精度方面存在的缺陷。

　　在基本模糊控制器中加一個(gè)積分環(huán)節(jié)，可得到1次修正的一階高精度模糊控制器，帶有這種控制器的系統(tǒng)方框圖，見根據(jù)對(duì)控制精度的要求，還可以進(jìn)行2次、3次、、n次的多次修正，從而取得相應(yīng)的2階、3階、、n階的高精度模糊控制器。

　　含一階修正高精度模糊控制器的系統(tǒng)方框高精度模糊控制器在性能上與基本模糊控制器比較存在三方面的優(yōu)勢(shì)：①執(zhí)行控制規(guī)則更準(zhǔn)確。高精度模糊控制器能夠根據(jù)同樣一張模糊控制查詢?nèi)≌以儾樯畋鞸）、銦踅表對(duì)此類誤差加以修正，而且這種修正可以多次反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)修正次數(shù)趨于無窮時(shí)，誤差可完全消除，做到最精確地執(zhí)行控制規(guī)則。②理論上可以完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。通過修正來減少穩(wěn)態(tài)誤差，只要修正次數(shù)取得足夠多，從理論上講，高精度模糊控制器就可以完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。③能提高反映信息變化的靈敏度?；灸：刂破鲗?duì)一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的偏差無反應(yīng)；但對(duì)高精度模糊控制器在任何范圍內(nèi)出現(xiàn)的偏差都有反應(yīng)，微小的偏差也能修，從而反映出信息變化的靈敏度就更高。

　　2計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真21數(shù)字仿真方法前面所設(shè)計(jì)的恒減速模糊控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的采樣控制系統(tǒng)。它首先對(duì)提升機(jī)的制動(dòng)減速度信號(hào)進(jìn)行采樣，并通過輸入通道把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后把它送給計(jì)算機(jī)（模糊控制器）計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)，按預(yù)定的模糊控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果通過輸出通道轉(zhuǎn)換成模擬量以控制電液調(diào)壓閥的輸出壓力，進(jìn)而控制制動(dòng)減速度，使制動(dòng)減速度達(dá)到預(yù)期指標(biāo)要求。

　　對(duì)于這樣的典型采樣控制系統(tǒng)，一般采用離散相似法進(jìn)行數(shù)字仿真。首先將系統(tǒng)中連續(xù)部分的傳遞函數(shù)模型體系統(tǒng)中為電液調(diào)壓閥的傳遞函數(shù)）進(jìn)行離散化，得到該環(huán)節(jié)的離散化模型，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的等價(jià)離散化模型進(jìn)行仿真。離散化的方法有許多種，本次仿真采用雙線性變換法對(duì)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行離散化。22確定仿真模型本次仿真采用的模型見23仿真結(jié)果根據(jù)上述仿真模型及所設(shè)計(jì)的模糊控制器，對(duì)提升機(jī)恒減速模糊控制進(jìn)行了數(shù)字仿真仿真程序用TubC20編寫，程序流程見仿真結(jié)果見~及表1仿真程序流程時(shí)間f/s常規(guī)模糊控制器階躍響應(yīng)曲線程的輸入量與返饋量的綜合量；U為仿真過程的瞬時(shí)量；1為仿真過程的調(diào)整量。

　　時(shí)間f/s -階修正模糊控制器階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)、模糊邏輯運(yùn)算、輸出控制量等操作。

　　所以整個(gè)軟件分為主程序設(shè)計(jì)和中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)兩部分。其程序流程見0二階修正模糊控制器突加40%負(fù)載干擾時(shí)的階躍響應(yīng)曲線表1單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)最大超調(diào)量過渡過程穩(wěn)定誤差加擾動(dòng)后的/%時(shí)間/ms/%恢復(fù)時(shí)間/ms常規(guī)模糊控制器373708.350-階修正模糊控制器29從以上仿真結(jié)果可以看出：常規(guī)模糊控制器和一階修正模糊控制器具有相近的過渡過程時(shí)間，但一階修正模糊控制器的超調(diào)量較常規(guī)模糊控制器要??；穩(wěn)態(tài)時(shí)，一階修正模糊控制器相對(duì)于常規(guī)模糊控制器具有較高的精度；對(duì)于突加擾動(dòng)，二者都能在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到平衡狀態(tài)。這表明：一階修正模糊控制器無論是動(dòng)態(tài)特性還是穩(wěn)態(tài)性能都較常規(guī)模糊控制器優(yōu)越，且二者的抗干擾能力較強(qiáng)；對(duì)于恒減速制動(dòng)，一階修正模糊控制器具有良好的性能。

　　3恒減速制動(dòng)模糊控制試驗(yàn)研究bookmark5 31試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件組成整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件組成見各主要組成部分說明見表2試驗(yàn)系統(tǒng)表2主要組成部分編號(hào)名稱型號(hào)生產(chǎn)廠家提升機(jī)2測(cè)速發(fā)電機(jī)6微分電路7功率放大電路CY10永磁直流測(cè)速機(jī)山西機(jī)器廠天津直流電機(jī)廠臺(tái)灣研祥自制I結(jié)束I試驗(yàn)中所用模糊控制器為一階修正模糊控制器，K=30K= 5電液調(diào)壓閥工作點(diǎn)為70mA電流，制動(dòng)時(shí)間為5，s標(biāo)準(zhǔn)減速度取05m/S試驗(yàn)結(jié)果，見1 32試驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)試驗(yàn)中減速度信號(hào)的采集是通過PL―集卡上的A/D轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)的。A/D轉(zhuǎn)換每隔10m啟動(dòng)一次，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)引發(fā)工控機(jī)中斷15（中斷號(hào)為77）系統(tǒng)響應(yīng)中斷后，在中斷處理過程中完成轉(zhuǎn)換4結(jié)語文章對(duì)礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，分析了現(xiàn)行礦井提升機(jī)制動(dòng)器制動(dòng)存在的問題，提出了進(jìn)行恒減速制動(dòng)的必要性，并研究了恒減速制動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)方法。通過本文的研究工作，取得以下結(jié)論：提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)具有較強(qiáng)參數(shù)攝動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)的時(shí)變系統(tǒng)，傳統(tǒng)的恒制動(dòng)力矩制動(dòng)不能取得良好的制動(dòng)效果。

　　對(duì)礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行恒減速控制能更好地適應(yīng)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)。

　　通過解析方法，建立了提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，為分析制動(dòng)系統(tǒng)提供了必要前提。

　　根據(jù)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)，將模糊控制理有效控制。

　　用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)恒減速控制可靠性高、控制方法靈活。