基于前馈式模糊控制的公路隧道通风系统研究

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2、内容说明

随着我国高速公路建设事业的大力发展,公路隧道大量涌现。为了保 证隧道的长期安全、稳定、经济运营,隧道必须采用合理的通风系统设计, 包括通风方式、控制方法的选择以及通风系统的计算等。 公路隧道通风系统用于降低隧道内污染物浓度,其采用的控制方法是 通风系统设计的核心。由于公路隧道通风系统是一个离散、多变量的大时 滞系统,难以获得其精确的数学模型,使得通风控制常具有较大的滞后性, 无法及时有效的降低污染物浓度,不利于隧道内司乘人员的身心健康。模 糊控制对系统的精确模型要求不高,通过模糊控制可以避开建立隧道精确 数学模型这一难题,并且能更好的适应公路隧道通风系统的特性。 本文通过对所选隧道的实际工况以及各种通风方式优缺点的分析,了 解了该隧道采用双竖(斜)井送排风加射流通风的纵向通风方式的优越性。 通过对隧道需风量、通风阻力等相关通风数据的计算,深入了解了隧道内 射流风机的选型原理,加深了对隧道通风系统的认识;通过对各种通风控 制方法的分析比较,确定采用前馈式模糊控制对隧道流风机的启停数 量进行控制,同时利用变频调速技术对双竖(斜)井内的轴流风机进行调 速控制,两者结合以协调隧道通风系统。 为了降低通风系统控制输出的滞后性,系统建立了污染物前馈模型, 可以根据该模型粗略的预测出下一时刻隧道内污染物浓度的前馈值。依据 一氧化碳()浓度和烟雾()浓度之间的相互独立性,建立两个相互 独立模糊控制器:浓度模糊控制器和烟雾浓度模糊控制器。通过污染物 浓度设定值、预测得到的污染物浓度前馈值和隧道内传感器的反馈值计算 出误差值和误差变化值,再利用两个模糊控制器分别进行相应的模糊推理 运算,得到各自的输出,根据两个控制器的输出决定射流风机的启停增减 量。 在和环境下对该模糊控制系统进行模拟仿真, 以测评控制效果,并通过优化相应控制规则和各因子的参数,获取较好的 控制效果。 通风系统的设计需要全面考虑,因此在对隧道流风机进行控制的 基础上,根据射流风机开启数量对双竖(斜)井内的轴流风机进行变频调 速,用于解决隧道内污染物浓度变化时,射流风机纵向通风和轴流风机送 排风协调的问题。同时,变频调速的应用还可以节约大量电能消耗,提高 隧道通风系统运营的经济性。

关键词:前馈,模糊控制,变频调速,隧道通风 

第五章控制系统的仿真与调试 仿真软件简介 简介 是美国公司自世纪年代中期推出的一系列数学软件。 目前,以数组和矩阵为核心,是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以 及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。用户使用,可以比使用传 统的编程语言(如、和)更快地解决技术计算问题。的应用 范围非常广,附加的工具箱扩展了环境,工具箱是函数的子程序 库,每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的,主要包括信号处理、控制系 统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用,以解决相应应用领域内 特定类型的问题。因此,在包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、 财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域得到了极其广泛的应用。 年,软件公司为提供了新的系统模型化图形输入与仿真 工具,并命名为,使得仿真软件进入了模型化图形组态阶段,年正式将 该软件更名为。 模糊逻辑工具箱简介 基于强大的扩展功能,各个领域专家学者相继开发了相应的 工具箱。根据本系统的应用,只对模糊逻辑工具箱() 进行简要介绍。 模糊逻辑工具箱是专门为处理模糊逻辑而开发的工具箱,它易学易用的特点给工程 技术人员带来了很大的方便。它所具有的图形界面()工具可以使用户很方便的建 立模糊推理系统。下面对该工具箱图形界面工具的使用做简要介绍。 模糊逻辑工具箱有个主要的图形界面工具可以用来建立、编辑和观察模糊推理系 统,如图所示,包括模糊推理系统()编辑器、隶属函 数编辑器()、模糊规则编辑器()、模糊规 则观察器()和输出曲面观察器()。这些图形工具 相互之间具有动态连接关系,使用时只要修改任何一个图形界面的参数和性质,其他打 开的图形界面中相应的参数和性质都将自动改变,极大的方便了模糊推理系统的调试工 作。 图模糊逻辑工具箱图形工具相互关系 ()模糊推理系统编辑器 该编辑器用于建立模糊逻辑系统的整体框架,包括输入与输出数目,解模糊方法等。 如果存在一个模糊推理系统,则在工作区中键入“”可以直接用模糊逻辑 工具箱打开这个模糊推理系统。打开的模糊推理系统编辑器如图所示 图模糊推理系统编辑器 )在区域中,双击该图标,可以打开输入变量隶属度函数编辑器,以定义该变 量的隶属度函数。 )在该区域中,双击该图标,可以打开模糊规则编辑器,编辑输入变量和输出 变量之间的控制规则。 )在区域中,双击该图标,可以打开输出变量隶属度函数编辑器,以定义该变 

基于前馈式模糊控制的公路隧道通风系统研究

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3、仿真分析

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4、参考论文

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