本文關鍵詞：煤礦井下排水監(jiān)控系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：井下排水系統(tǒng)是煤礦生產六大系統(tǒng)之一，擔負著井下積水排出的重要任務，是保證煤礦安全生產的一個重要環(huán)節(jié)。本文針對金鳳煤礦井下排水監(jiān)控系統(tǒng)這一實際工程項目，圍繞系統(tǒng)的自動化水平、安全運行、節(jié)能降耗的角度進行了研究，首先通過動態(tài)規(guī)劃法，提出了井下三段排水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化策略，其次實現(xiàn)了水位模糊PID算法在該系統(tǒng)中的應用，最后在ZigBee無線技術的基礎上進行了網絡架構的設計。利用智能控制技術、計算機技術、網絡通信技術，完成了井下排水系統(tǒng)的控制策略優(yōu)化、自動控制和遠程監(jiān)控的相關設計工作。本文的主要研究工作可總結為如下三個方面： (1)井下排水系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化。為實現(xiàn)避峰填谷原則，建立了排水系統(tǒng)的離散數(shù)學模型，根據最優(yōu)化原理和動態(tài)規(guī)劃法，對排水系統(tǒng)進行分段決策控制，并通過Dijkstra算法對數(shù)學模型進行求解，得出獲取最優(yōu)控制策略的一般方法。該策略能夠根據礦井實際涌水量和用電情況，通過合理調度水泵的運行以達到節(jié)能降耗的目的。 (2)水位模糊PID控制算法的設計及其實現(xiàn)。針對井下排水系統(tǒng)的非線性、大時滯、變參數(shù)、數(shù)學模型不確定的特點，設計了水位模糊PID控制器，，并通過Matlab/Simulink軟件將其與常規(guī)PID控制器進行仿真對比，得出模糊PID在響應性、抗干擾性和適應性三個方面具有更好的控制性能的結論，最后通過OPC技術完成上位機軟件Matlab與PLC的實時通訊，實現(xiàn)了模糊PID控制算法在井下排水系統(tǒng)中的應用。 (3)基于ZigBee技術的井下排水控制系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)以DRF1601ZigBee無線數(shù)傳模塊為核心，采用西門子S7-300系列PLC作為現(xiàn)場中心控制單元，以配置有西門子的組態(tài)軟件（WinCC和Step7）的上位機作為遠程監(jiān)控中心。該控制系統(tǒng)能對線路敷設困難的井下排水系統(tǒng)進行準確、實時的現(xiàn)場控制和遠程監(jiān)控，具有一定的應用推廣價值。
【關鍵詞】：煤礦排水系統(tǒng) 模糊PID控制 動態(tài)規(guī)劃 ZigBee Matlab
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD744;TD76
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究的目的與意義10-12
• 1.1.1 課題研究的目的10-11
• 1.1.2 課題研究的意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國內研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文主要研究內容及章節(jié)安排14-16
• 1.3.1 主要研究內容14-15
• 1.3.2 章節(jié)安排15-16
• 2 井下排水系統(tǒng)設計原則及關鍵設備16-26
• 2.1 井下排水系統(tǒng)基本組成及控制系統(tǒng)設計原則16-20
• 2.1.1 井下排水系統(tǒng)基本組成16-19
• 2.1.2 井下排水控制系統(tǒng)的設計原則19-20
• 2.2 離心泵排水系統(tǒng)工作原理20-23
• 2.2.1 離心泵排水系統(tǒng)組成20-22
• 2.2.2 離心泵的啟停步驟22-23
• 2.3 金鳳煤礦井下排水系統(tǒng)介紹23-26
• 2.3.1 排水系統(tǒng)概況23-24
• 2.3.2 排水設備選型24-26
• 3 井下排水系統(tǒng)優(yōu)化控制策略26-37
• 3.1 動態(tài)規(guī)劃法26-28
• 3.1.1 動態(tài)規(guī)劃的研究內容26
• 3.1.2 動態(tài)規(guī)劃的基本方程26-28
• 3.2 井下排水系統(tǒng)數(shù)學模型28-30
• 3.2.1 狀態(tài)變量和決策變量的選擇28-29
• 3.2.2 指標函數(shù)的建立29
• 3.2.3 狀態(tài)轉移方程和約束條件的確定29-30
• 3.3 井下排水優(yōu)化策略的實現(xiàn)30-37
• 3.3.1 多段決策過程31
• 3.3.2 迪克斯特算法求解過程31-32
• 3.3.3 井下排水泵組的動態(tài)規(guī)劃優(yōu)化調度方法研究32-33
• 3.3.4 動態(tài)規(guī)劃法應用效果分析33-37
• 4 水位模糊 PID 控制算法的研究37-58
• 4.1 模糊控制理論簡介37-38
• 4.2 模糊控制算法的研究38-44
• 4.2.1 模糊控制系統(tǒng)的架構38
• 4.2.2 模糊控制系統(tǒng)的原理38-39
• 4.2.3 模糊控制器的設計39-44
• 4.3 常規(guī) PID 控制算法研究44-46
• 4.3.1 位置式 PID 算法45-46
• 4.3.2 增量式 PID 算法46
• 4.4 水位模糊 PID 控制器設計46-58
• 4.4.1 模糊 PID 系統(tǒng)結構46-47
• 4.4.2 模糊 PID 控制器的模糊規(guī)則47-50
• 4.4.3 模糊 PID 與常規(guī) PID 算法的仿真比較50-58
• 5 基于 PLC 的井下排水控制系統(tǒng)的設計58-75
• 5.1 控制系統(tǒng)整體架構59
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件設計59-64
• 5.2.1 排水系統(tǒng)檢測元件的選用59-61
• 5.2.2 模塊配置61-64
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件部分設計64-69
• 5.3.1 編程軟件簡介64
• 5.3.2 模糊 PID 控制算法的實現(xiàn)64-66
• 5.3.3 上位機組態(tài)畫面設計66-69
• 5.4 通信系統(tǒng)設計69-75
• 5.4.1 通信方式的選擇69
• 5.4.2 無線網絡體系結構及配置分析69-73
• 5.4.3 無線通信模塊與 PLC 通信的實現(xiàn)73-75
• 6 總結與展望75-76
• 6.1 全文工作總結75
• 6.2 未來工作展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-81
• 附錄 A：Dijkstra 算法部分程序81-82
• 附錄 B：M 文件 OPC 主程序82-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及專利83
• 攻讀碩士學位期間參與的項目83
• 攻讀碩士學位期間獲得的獎勵83-84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

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  本文關鍵詞：煤礦井下排水監(jiān)控系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：319096