非線性礦井通風網絡的控制

1、附錄A非線性礦井通風網絡的控制b機械航空工程系，加州大學，圣地亞哥，9500GilmanDr.MC0411LaJollaCA920930411美國摘要：摘要：煤礦通風網絡的重要作用是使爆炸性或有毒氣體（如甲烷）維持在低濃度。由于其目的是控制流體的流動，所以礦井通風網絡是高階非線性系統(tǒng)。過去在這一方面的研究是基于多變量線性模型。本文提出的是一個非線性模型。開發(fā)兩個控制算法。一個人操縱所有的網絡分支機構就可實現全球性調控的結果。其他人只操縱

2、網絡中不屬于樹圖的分行，實現監(jiān)管（非無窮?。┕ぷ鼽c的附近區(qū)域。這種針對礦井通風網絡提出的方法，也適用于其他類型的流體網絡，如燃氣或水的分銷網絡，灌溉網絡，并有可能建立起通風系統(tǒng)。關鍵詞：關鍵詞：非線性控制礦井通風網絡流量控制暖通空調1.簡介石油儲備枯竭后，煤作為礦物燃料能源還會保持一段相當長的時間。煤礦開采的一個主要困難是因為地下的煤礦存在有毒且易爆的氣體甲烷。煤礦事故血的教訓從古至今未曾間斷?，F代煤礦有的許多調節(jié)甲烷濃度的通風設施。在

3、這種通風系統(tǒng)中通常不是直接控制空氣流動，而是通過通風網絡的個別部分來控制?？梢栽谕L網絡的重要位置（往往直接連接到外部環(huán)境）安置幾臺風機壓縮機來驅動空氣，也可以在網絡的分支上用“風門”來控制?？刂频V井通風的問題在20世紀70年代和80年代才受到相當的重視。無疑，礦井通風網絡是一個分支能影響其他分支的流程的一個多變量控制問題。為此，作為一個流體網絡(這與模擬一個電路非常相像)和一個多變量控制的問題，礦井通風需要接近基于模型的方式。早期在這

4、個題目上做研究的是Kocic。他認為礦井通風網絡是一個線性化定性，但是在這類系統(tǒng)中他們和容易測量的巷道長度和直徑一樣不重要。因為煤礦巷道總是裝備有壓力、流量和甲烷含量傳感器，所以該方法可以進行充分的測量。本文如下安排。在第2部分我們介紹結構性等式并且分別地推導非最簡系統(tǒng)的最小表示法。在第3部分我們開發(fā)使用驅動網絡的所有分支的反饋法則，而在第4部分我們推導僅在獨立分支輸入時的反饋。我們結合范例，精選最簡短的語言來說明問題和設計算法。2.礦

5、井通風網絡系統(tǒng)模型2.1.管路流程動力學和礦井通風網絡的Kirchho’s法律為了開發(fā)礦井通風網絡的模型，首先我們建立一個分支的動態(tài)等式。簡而言之，我們做以下假設：(A1)空氣是不可壓縮的(A2)溫度在所有的分支是相同的。在假定(A1)和(A2)之后，礦井通風網絡的一個分支描述為下式:，jjjjjjjHKQQRKtQ??dd(1)這里Qj是通過分支j的空氣流量Rj=rjlj是空氣阻力，rj是分支的具體的空氣阻力，lj是分支，Hj=plj