基于前饋式模糊控制的公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)的大力發(fā)展，公路隧道大量涌現(xiàn)。為了保證隧道的長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)，隧道必須采用合理的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括通風(fēng)方式、控制方法的選擇以及通風(fēng)系統(tǒng)的計(jì)算等。
　　 公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)用于降低隧道內(nèi)污染物濃度，其采用的控制方法是通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。由于公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)離散、多變量的大時(shí)滯系統(tǒng)，難以獲得其精確的數(shù)學(xué)模型，使得通風(fēng)控制常具有較大的滯后性，無法及時(shí)有效的降低污染物濃度，不利于隧道內(nèi)司乘人員的身心健

2、康。模糊控制對(duì)系統(tǒng)的精確模型要求不高，通過模糊控制可以避開建立隧道精確數(shù)學(xué)模型這一難題，并且能更好的適應(yīng)公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)的特性。
　　 本文通過對(duì)所選隧道的實(shí)際工況以及各種通風(fēng)方式優(yōu)缺點(diǎn)的分析，了解了該隧道采用雙豎(斜)井送排風(fēng)加射流通風(fēng)的縱向通風(fēng)方式的優(yōu)越性。通過對(duì)隧道需風(fēng)量、通風(fēng)阻力等相關(guān)通風(fēng)數(shù)據(jù)的計(jì)算，深入了解了隧道內(nèi)射流風(fēng)機(jī)的選型原理，加深了對(duì)隧道通風(fēng)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)；通過對(duì)各種通風(fēng)控制方法的分析比較，確定采用前饋式模糊控制對(duì)

3、隧道內(nèi)射流風(fēng)機(jī)的啟停數(shù)量進(jìn)行控制，同時(shí)利用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)雙豎(斜)井內(nèi)的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，兩者結(jié)合以協(xié)調(diào)隧道通風(fēng)系統(tǒng)。
　　 為了降低通風(fēng)系統(tǒng)控制輸出的滯后性，系統(tǒng)建立了污染物前饋模型，可以根據(jù)該模型粗略的預(yù)測(cè)出下一時(shí)刻隧道內(nèi)污染物濃度的前饋值。依據(jù)一氧化碳(CO)濃度和煙霧(VI)濃度之間的相互獨(dú)立性，建立兩個(gè)相互獨(dú)立模糊控制器：CO濃度模糊控制器和煙霧濃度模糊控制器。通過污染物濃度設(shè)定值、預(yù)測(cè)得到的污染物濃度前饋值和隧道

4、內(nèi)傳感器的反饋值計(jì)算出誤差值和誤差變化值，再利用兩個(gè)模糊控制器分別進(jìn)行相應(yīng)的模糊推理運(yùn)算，得到各自的輸出，根據(jù)兩個(gè)控制器的輸出決定射流風(fēng)機(jī)的啟停增減量。
　　 在MATLAB和SIMULINK環(huán)境下對(duì)該模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，以測(cè)評(píng)控制效果，并通過優(yōu)化相應(yīng)控制規(guī)則和各因子的參數(shù)，獲取較好的控制效果。
　　 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要全面考慮，因此在對(duì)隧道內(nèi)射流風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)射流風(fēng)機(jī)開啟數(shù)量對(duì)雙豎(斜)井內(nèi)的軸流風(fēng)機(jī)