【摘要】：煤炭是國家重要的能源和原材料,傳統(tǒng)的煤炭開采方式造成了大量的土地塌陷,破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。煤矸石膏體充填開采方式滿足綠色開采的要求,是解決我國煤炭開采衍生問題的重要途徑。在傳統(tǒng)充填開采過程中,充填能力受多種因素制約,充填效率低下,堵管現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重制約了充填開采技術(shù)的應(yīng)用,無法實(shí)現(xiàn)全采全充,故對膏體充填控制技術(shù)優(yōu)化及管道堵塞預(yù)測研究,具有重要意義。本文針對膏體制備與充填速率不匹配問題,設(shè)計(jì)了模糊PD控制器,通過控制每次配料的總體質(zhì)量實(shí)現(xiàn)膏體制備量與充填量之間的動(dòng)態(tài)平衡。仿真結(jié)果表明,模糊PD控制超調(diào)較小,在t=500s處已基本穩(wěn)定,可以實(shí)現(xiàn)膏體充填量與配比量的動(dòng)態(tài)平衡。針對多泵并聯(lián)工作時(shí)充填泵的負(fù)載壓力變化影響泵送效率,本文應(yīng)用AMESim軟件搭建了多泵并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型,并結(jié)合現(xiàn)場工況,提出了基于迭代學(xué)習(xí)控制的錯(cuò)時(shí)啟動(dòng)控制方法,仿真結(jié)果表明,錯(cuò)時(shí)啟動(dòng)可有效提升多泵并聯(lián)輸送系統(tǒng)效率,其中雙泵提升2.2%,三泵提升3.5%。輸送管道堵管事故發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致充填系統(tǒng)癱瘓,論文基于灰色預(yù)測理論建立了管道堵塞的預(yù)測模型,仿真實(shí)驗(yàn)表明,該方法可以監(jiān)測管道壓力變化,從而有效防止堵管事故的發(fā)生。最后,將上述控制及預(yù)測方法應(yīng)用到膏體充填監(jiān)控系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了膏體充填監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化。
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD823.7;TP273
【圖文】：

閉環(huán)控制的數(shù)學(xué)模型組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。該系統(tǒng)主要由稱成，其中稱重部分由粉煤灰稱重模塊、當(dāng)控制器發(fā)出控制信號(hào)后，各個(gè)稱重模執(zhí)行機(jī)構(gòu)稱重一定量的原料[1]，之后進(jìn)成品緩沖斗，等待泵送，兩套稱重?cái)嚢柘蛋惭b料位傳感器，檢測緩沖斗內(nèi)的膏體測管道實(shí)時(shí)流量并反饋給控制器。通過填量，作為下次配料時(shí)的目標(biāo)值，配合，實(shí)現(xiàn)膏體充填系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

在發(fā)出控制信號(hào)后，物料需要通過稱重和攪拌后進(jìn)入膏體成品緩沖斗，由于稱重和攪拌需要時(shí)間，所以從控制信號(hào)發(fā)出，到響應(yīng)控制命令的執(zhí)行器動(dòng)作會(huì)有一定延遲，該延遲時(shí)間約為 90s。根據(jù)系統(tǒng)特性，可確立該控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為sessGs9035113() +=(2-8)由傳遞函數(shù)可知，該系統(tǒng)具有較大的時(shí)滯，導(dǎo)致了常規(guī) PD 控制效果不理想，所以本文使用了模糊 PD 控制算法來改善控制效果[27]。2.3 模糊 PD 控制算法根據(jù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，確定使用的模糊控制器結(jié)構(gòu)為二維輸入、二維輸出，其結(jié)構(gòu)圖如圖 2-2 所示[28]。

圖 2-3 輸入變量 e 的隸屬度函數(shù)Fig. 2-3 Input variable e membership function同時(shí)，依據(jù) PD 參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)[30-32]：(1)當(dāng) e 較大時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的跟蹤性能，取較大的 Kp 與較小的 Kd。(2)當(dāng) e 處于中等大小時(shí)，為使系統(tǒng)響應(yīng)具有較小的超調(diào)，Kp 取較小值。(3)當(dāng) e 較小時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性能，Kp 取較大值，同時(shí)為避免系統(tǒng)在設(shè)定值附近出現(xiàn)振蕩，Kd 值的選擇根據(jù)|ec|值較大時(shí)，Kd 取較小值，通常 Kd為中等大小。得到模糊制器的模糊規(guī)則如表 2-1 所示。表 2-1 模糊控制器規(guī)則表Table 2-1 Fuzzy controller rules tableeecNB NS ZE PS PB

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2801059