井下供水智能控制论文范文

1系统的工作原理

根据淮沪煤电丁集矿井下供水的实际情况，本系统采用一个压力传感器和一个流量传感器分别来测量井下供水压力p和井上水流速度v；将p和v作为系统的输入量来控制井上阀门的开度。其中压力传感器将测得的值先传给KZC127矿用隔爆兼本安型信号转换器，然后KZC127再通过光纤将值传给KJJ121型矿用隔爆型网路控制器，最后KJJ121通过工业以太网将值传给井上的控制器。系统中电动球阀F1是执行机构，通过调整它的开度可以控制井下管道内的水压，保证其在安全范围内；安全阀是在控制器或执行机构出现故障时，及时排出管道内多余的水，降低管道内的水压，降低由于水压过高对管壁和阀门的损耗；排气阀的作用是排出水流带入管道内的气体，解决由于气体压缩造成压力传感器误判的问题。

2智能控制器的设计

由于在整个供水过程中，系统具有很大的不确定性、高度的非线性，要建立一个线性系统是不可能的，因此在综合考虑现场各种环境的情况下，本系统选用多输入模糊控制的控制策略。

2.1多输入模糊控制器的结构本系统的控制策略的控制器结构如图3所示。

2.2多输入模糊算法1）输入输出变量尺度变换及模糊化处理令V、E、EC、U1和U2的模糊分割后的集合为：{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},且隶属函数采用最常用的三角函数来描述，则煤矿井上管道内水的流量V、煤矿井下管道内水压P误差E、误差改变量EC、控制量U1和U2的隶属度赋值表如表1所示。2）模糊控制规则表和模糊控制总表的设计通过现场调查和现场专家及技术人员的经验，制定了输出U1和输出U2模糊控制规则表。再根据面积中心法进行解模糊运算，从而得到该控制器的模糊控制总表，如表2所示。将以上算法用C语言进行编程，并将其移植到ARM中去，从而增强了控制的快速性，大大提高了控制器的控制精度，防止了由于计算而造成的延迟，消除了以往用PLC来控制要通过上位机来计算而造成的时间延迟。

3系统仿真

本系统模拟淮沪煤电丁集矿自动供水的实际情况用MATLAB进行系统仿真，煤矿井下水压可以快速地控制在安全范围内，同时也保证了井下供水的要求，达到了预期设想的控制效果。

4结语

本系统综合采用了多输入模糊控制、ARM、光纤传输、工业以太网等技术，实现了井下供水无人看守的自动控制，解决了深井井下供水存在的问题，同时也大大降低了生产成本，此系统具有很强的抗干扰性能、结构简单、调试方便、鲁棒性好等特点。

作者：张雅洁张自强单位：安徽水利水电职业技术学院