[打印] [關閉] 發(fā)布時間：[2010-01-11 00:00]

煤礦空氣壓縮機的應用,煤礦井下與地面廣泛使Hj各種風動機械及風動工具，如采掘T作面的風鎬、鑿巖機、裝巖機、混凝土噴射機．鑿井用的氣動抓巖機，地面使用的空氣錘等。在煤礦井下之所以大量使用以壓縮空氣為動力的設備，是崗為礦井里有瓦斯。遇電火花易引起爆炸。另外，風鎬及鑿巖機要求往復速度高、沖擊力強，適合使用壓縮空氣能源，博萊特空壓機對工作環(huán)境有利。雖然空氣壓縮機的使J咐效率較低．易造成能量浪費，但其優(yōu)點是其他能源所無法替代的，因此目前和將來壓縮空氣仍然是礦山不可缺少的動力。國內外眾多學者及研究機構對空氣壓縮機自動化及節(jié)能技術進行了大量的研究，取得了不少研究成果。文獻[1]巾根據(jù)礦山空氣壓縮機的運行特點以及能耗的主要來源，鑒于國內外的先進技術以及國內壓縮機節(jié)能改造的發(fā)展現(xiàn)狀，對空壓機各種節(jié)能特征與發(fā)展動向進行了闡述，為空氣壓縮機節(jié)能運行提供了新的方法。文獻[2]中對煤礦的空壓機數(shù)臺并用中{l{現(xiàn)I臺不夠2臺富余的使用狀態(tài)，提f“用可編程控制器為該系統(tǒng)的邏輯控制部件，變頻器為無級調節(jié)空壓機電機的速度的部件，自動啟、停、工頻運行，在大范嗣內滿足管網(wǎng)壓力的需要。文獻[3]中提出了基于PLc變頻調速的空壓機控制原理，介紹了兩門子MM440變頻器、S7—300PLC在空壓機站改造巾的應用情況。研究
表明節(jié)能效果明顯．引入PLc控制可大大提高系統(tǒng)的自動化程度和使用靈活性，降低故障率，減少操作員的勞動強度。
2模糊PID控制
本文采用SIEMENS S7—200 PLC CPU226 AC—DC—RLY，擴展加及D，A模塊，采集系統(tǒng)壓力、流量、振動等信息；聯(lián)網(wǎng)選用工 業(yè)以太網(wǎng)模塊cP243。通過設定壓力值與實際壓力值的比較，產生偏差信號．經(jīng)過模糊PlD運箅后，到D／A口輸|}}；標準電流信號調節(jié)變頻器輸…頻率，構成一個閉環(huán)恒壓供氣控制系統(tǒng)。
2．1 PID控制算法
PID控制器是～種線性控制器(經(jīng)典的1)lD結構見圖1)，它根據(jù)給定值r(￡)與實際輸{I{值構成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。是一種基于對“過去”“現(xiàn)在”和“未來”信息估計的控制箅法。其實現(xiàn)公式為：
。r，、：rf．r，、+』一f’，f，、rI，．!型!!!1 1 Ⅱ(1)=|l(。I c(1)+{_I e(￡)d￡+』衛(wèi)!；≥三土I ’L 』，J O m J
式巾：e(￡)=r(f)—，，(f)．x，為比例系數(shù)，力為積分時間常數(shù)．％
為微分時間常數(shù)．為j類校正環(huán)節(jié)對應的控制參數(shù)。
數(shù)字PID表達式：
礎鵠㈤音j筆洲辱M班以-1)]}
可表示為：
“(t)《，(_|})棖，∑e(『)“D[e(¨葉(七一1)]
式中：e(矗一1)為第(||}一1)次采樣時刻輸入的偏差值；e(詹)為第l|}次采樣時刻輸入的偏差值；“(七)為第^次采樣時刻的計算機輸出值；K為比例系數(shù)，K，為積分系數(shù)．‰為微分系數(shù)。圖l經(jīng)典PID結構圖
2．2模糊PID控制算法
數(shù)字PID調節(jié)器在當被控對象復雜、存在非線性、參數(shù)不確定性和干擾等閑素時，無法精確確定一組合適的PID參數(shù)適用于整個系統(tǒng)。另外，在噪聲、負載擾動等因素的影響下．過程參數(shù)甚至模型結構均會隨時間和工作環(huán)境的變化而變化。這就要求在PlD控制中，不僅PlD參數(shù)的整定不依賴于對象數(shù)學模型，而且PlD參數(shù)能夠在線調整，以滿足實時控制的要求。湖南空壓機模糊控制是建立在模糊推理基礎上的一種非線性控制策略，它通過模糊語言表達了人們的操作經(jīng)驗以及常識推理規(guī)則。采廂這種控制策略的控制器就叫模糊控制器。它是一種語言型控制器，是以模糊集理論為基礎發(fā)展起來的，并已成為把人的控制經(jīng)驗及推理納入自動控制策略之中的一條簡潔的途徑。比例系數(shù)的作剛在于加快系統(tǒng)的響應速度，提高系統(tǒng)調節(jié)精度。其值大則響應快，但會導致超調甚至系統(tǒng)不穩(wěn)定；如果值取較?。畡t會降低調節(jié)精度，延長調節(jié)時間。積分環(huán)節(jié)的作用在于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，其值越大越利于消除靜差，但易引起響應過程fI{現(xiàn)較大的超調．使動態(tài)性能變差；若過小．使積分作H}變弱．系統(tǒng)的靜差難以消除，延長過渡過程時間。微分環(huán)節(jié)作用系數(shù)的作HI對偏差變化進行提前制動，降低超調，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；若過大．則會使響應過程過分提前制動．從而拖長調節(jié)時間，而且系統(tǒng)的抗十擾性較差。閡此。3個參數(shù)自適應涮整非常重要。模糊PJD控制器是模期控制器與傳統(tǒng)PlD控制器的結合．利用模糊推理判斷的思想，根據(jù)不同的偏差、偏差變化率對PID131 萬方數(shù)據(jù)