礦用救生艙生存環(huán)境參數(shù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、我國(guó)煤炭資源豐富，但由于煤炭的開(kāi)采深度深、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，致使礦難事故頻頻發(fā)生。礦用救生艙是事故發(fā)生后進(jìn)行救援的有效手段，其中生存環(huán)境參數(shù)監(jiān)控為救生艙系統(tǒng)中最為重要的組成部分。通過(guò)對(duì)救生艙生存環(huán)境參數(shù)的智能控制，可以充分利用有限的生存資源，能有效延長(zhǎng)避難者的生存時(shí)間，提高救援成功率。本文基于目前救生艙生存環(huán)境參數(shù)控制中存在的一些問(wèn)題，結(jié)合單神經(jīng)元理論和PID控制方法進(jìn)行了救生艙生存環(huán)境參數(shù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)。
　　在礦用救生艙

2、生存環(huán)境控制方面，國(guó)內(nèi)的相關(guān)文獻(xiàn)多為針對(duì)單一參數(shù)或部分參數(shù)進(jìn)行控制。本文根據(jù)生存環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要，對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行相對(duì)全面的設(shè)計(jì)，其包含氧氣濃度、有害氣體濃度、溫度、濕度監(jiān)控子系統(tǒng)。確定了各子系統(tǒng)的控制方案，繼而根據(jù)子系統(tǒng)的選定方案建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。
　　救生艙生存環(huán)境參數(shù)控制系統(tǒng)具有時(shí)滯、時(shí)變、非線性、耦合等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的PID控制難以得到滿意的效果。本文引進(jìn)單神經(jīng)元控制理論，設(shè)計(jì)單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器，并將其應(yīng)用于

3、各參數(shù)控制子系統(tǒng)。設(shè)計(jì)解耦器，對(duì)存在耦合關(guān)系的參數(shù)進(jìn)行解耦。借助MATLAB對(duì)設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果與傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)相比，證實(shí)所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)擁有更好的控制性能。
　　系統(tǒng)選用FPGA為控制器核心并且借助Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)采集、智能PID控制器、輸出、解耦、工作模式調(diào)整和時(shí)限預(yù)估以及系統(tǒng)通訊等部分進(jìn)行了硬、軟件設(shè)計(jì)。最后借助KJXXX救生艙樣機(jī)進(jìn)行調(diào)試與實(shí)驗(yàn)，表明所研究設(shè)計(jì)的生存環(huán)境參數(shù)智能監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)