提升機恒減速過程模糊控制技術研究

　　章就模糊控制器的設計和模糊控制器的數字仿真進行了研究，以及恒減速模糊器的試驗研究。

　　礦井提升機制動器是提升機一個非常重要的組成部分，其制動性能是作為提升系統減速并安全停車的最后手段，提升機安全制動系統的質量對提升機的安全運行是至關重要的。因此，有必要對制動力矩進行控制，從而使提升機的保險閘發生作用時，按理想的安全制動減速度停車。

　　現在煤礦在用提升機的制動系統，其調節制動力矩采用的手段簡單，效果有限，只是通過整定調節制動力矩，制動力矩是固定不變的，并且與容器上提和下放狀況無關，在提升機安全制動過程中，隨著提升高度和終端載荷的增加，提升機以及提升機電動機轉子重量小，提升機在制動過程中制動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，應用到提升機的制動系統中，通過連續調節制動力，使制動減速度保持恒定，確保提升機在進行安全制動時，不受不平衡負載的影響，以恒定的制動減速度實現安全、可靠的停車。

　　1高精度模糊控制器的設計基本模糊控制器相當于一種具有PD控制規律的控制器，由于缺少積分作用，有時往往存在較大誤差，甚至其輸出在設定點附近出現振蕩現象，故不易滿足其在控制精度方面的要求。為了使提升機恒減速制動系統具有較高的控制精度，以保證實際運行過程中的安全性和可靠性，設計一種高精度模糊控制器，以改善基本模糊控制器在穩態精度方面存在的缺陷。

　　在基本模糊控制器中加一個積分環節，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方框圖，見根據對控制精度的要求，還可以進行2次、3次、、n次的多次修正，從而取得相應的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勢：①執行控制規則更準確。高精度模糊控制器能夠根據同樣一張模糊控制查詢取找詢查深表S）、銦踅表對此類誤差加以修正，而且這種修正可以多次反復進行，當修正次數趨于無窮時，誤差可完全消除，做到最精確地執行控制規則。②理論上可以完全消除穩態誤差。通過修正來減少穩態誤差，只要修正次數取得足夠多，從理論上講，高精度模糊控制器就可以完全消除穩態誤差。③能提高反映信息變化的靈敏度。基本模糊控制器對一定范圍內出現的偏差無反應；但對高精度模糊控制器在任何范圍內出現的偏差都有反應，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計算機數字仿真21數字仿真方法前面所設計的恒減速模糊控制系統是一個典型的采樣控制系統。它首先對提升機的制動減速度信號進行采樣，并通過輸入通道把模擬量轉換成數字量，然后把它送給計算機（模糊控制器）計算機根據輸入的數字信號，按預定的模糊控制規律進行計算，最后將計算結果通過輸出通道轉換成模擬量以控制電液調壓閥的輸出壓力，進而控制制動減速度，使制動減速度達到預期指標要求。

　　對于這樣的典型采樣控制系統，一般采用離散相似法進行數字仿真。首先將系統中連續部分的傳遞函數模型體系統中為電液調壓閥的傳遞函數）進行離散化，得到該環節的離散化模型，再對整個系統的等價離散化模型進行仿真。離散化的方法有許多種，本次仿真采用雙線性變換法對連續系統進行離散化。22確定仿真模型本次仿真采用的模型見23仿真結果根據上述仿真模型及所設計的模糊控制器，對提升機恒減速模糊控制進行了數字仿真仿真程序用TubC20編寫，程序流程見仿真結果見~及表1仿真程序流程時間f/s常規模糊控制器階躍響應曲線程的輸入量與返饋量的綜合量；U為仿真過程的瞬時量；1為仿真過程的調整量。

　　時間f/s -階修正模糊控制器階躍響應曲線數據、模糊邏輯運算、輸出控制量等操作。

　　所以整個軟件分為主程序設計和中斷服務程序設計兩部分。其程序流程見0二階修正模糊控制器突加40%負載干擾時的階躍響應曲線表1單位階躍響應性能指標最大超調量過渡過程穩定誤差加擾動后的/%時間/ms/%恢復時間/ms常規模糊控制器373708.350-階修正模糊控制器29從以上仿真結果可以看出：常規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間，但一階修正模糊控制器的超調量較常規模糊控制器要小；穩態時，一階修正模糊控制器相對于常規模糊控制器具有較高的精度；對于突加擾動，二者都能在較短的時間內恢復到平衡狀態。這表明：一階修正模糊控制器無論是動態特性還是穩態性能都較常規模糊控制器優越，且二者的抗干擾能力較強；對于恒減速制動，一階修正模糊控制器具有良好的性能。

　　3恒減速制動模糊控制試驗研究bookmark5 31試驗系統的硬件組成整個試驗系統的硬件組成見各主要組成部分說明見表2試驗系統表2主要組成部分編號名稱型號生產廠家提升機2測速發電機6微分電路7功率放大電路CY10永磁直流測速機山西機器廠天津直流電機廠臺灣研祥自制I結束I試驗中所用模糊控制器為一階修正模糊控制器，K=30K= 5電液調壓閥工作點為70mA電流，制動時間為5，s標準減速度取05m/S試驗結果，見1 32試驗系統軟件設計試驗中減速度信號的采集是通過PL―集卡上的A/D轉換來實現的。A/D轉換每隔10m啟動一次，轉換結束信號引發工控機中斷15（中斷號為77）系統響應中斷后，在中斷處理過程中完成轉換4結語文章對礦井提升機制動系統進行了研究，分析了現行礦井提升機制動器制動存在的問題，提出了進行恒減速制動的必要性，并研究了恒減速制動的具體實現方法。通過本文的研究工作，取得以下結論：提升機制動系統是一個具有較強參數攝動和負載擾動的時變系統，傳統的恒制動力矩制動不能取得良好的制動效果。

　　對礦井提升機制動系統進行恒減速控制能更好地適應提升機制動系統特點。

　　通過解析方法，建立了提升機制動系統的數學模型，為分析制動系統提供了必要前提。

　　根據提升機制動系統特點，將模糊控制理有效控制。

　　用計算機實現提升機制動系統恒減速控制可靠性高、控制方法靈活。