基于专家PID算法的矿井提升机调速系统研究

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在矿井提升过程中,提升机调速系统是提升稳定运行的关键,是矿井安全高效运转的保障,调速系统的性能会受到外部环境干扰和内部参数变动等因素影响。设计一种智能控制策略,通过对传动电机的转速进行在线调节,能够改善调速系统的动态性能和抗扰动性能。论文基于专家智能控制理论,采取专家式控制器的形式,将专家控制引入提升机调速系统。设计了转速、电流串级控制系统,系统的转速外环采用专家PID控制器,电流内环采用传统PID控制器。在设计专家控制策略时,以传统PID控制为基础,然后结合积分分离思想和专家控制经验,最终得到积分分离专家PID控制策略。针对给定的矿井提升机,建立了调速系统的知识库,制定了专家控制规则,采用了前向逻辑推理机。调速过程中,专家控制器的逻辑推理机以知识库中转速偏差的实际情况为前提,匹配对应的专家控制规则,匹配成功后输出控制量,作用于后续电路,最终实现对转速的动态调节。以TMS320F28335 DSP为核心控制器,设计了数字控制矿井提升机调速系统。硬件部分设计了系统的主电路,控制电路和检测电路,并对电路元器件进行了计算和选型。软件部分设计了主程序和中断服务子程序,利用ADC模块来测量电流,利用eQEP模块来测量转速,设置1个PWM周期执行一次电流调节子程序,100个PWM周期执行一次转速调节子程序。在MATLAB的SIMULINK环境中,搭建了提升机调速系统仿真模型,采用对比分析的方法,将专家PID调速系统与传统PID调速系统的响应结果进行比较,表明专家PID调速系统的动态性能和抗扰动性能得到改善。利用实验室现有eMCP1OOON实验装置搭建了一套直流调速系统,验证了专家PID控制策略对实际系统性能的改善。
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