非線性礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的控制

1、附錄A非線性礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的控制b機(jī)械航空工程系，加州大學(xué)，圣地亞哥，9500GilmanDr.MC0411LaJollaCA920930411美國(guó)摘要：摘要：煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)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(dòng)，所以礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是高階非線性系統(tǒng)。過(guò)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(gè)非線性模型。開發(fā)兩個(gè)控制算法。一個(gè)人操縱所有的網(wǎng)絡(luò)分支機(jī)構(gòu)就可實(shí)現(xiàn)全球性調(diào)控的結(jié)果。其他人只操縱

2、網(wǎng)絡(luò)中不屬于樹圖的分行，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管（非無(wú)窮?。┕ぷ鼽c(diǎn)的附近區(qū)域。這種針對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)提出的方法，也適用于其他類型的流體網(wǎng)絡(luò)，如燃?xì)饣蛩姆咒N網(wǎng)絡(luò)，灌溉網(wǎng)絡(luò)，并有可能建立起通風(fēng)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：非線性控制礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)流量控制暖通空調(diào)1.簡(jiǎn)介石油儲(chǔ)備枯竭后，煤作為礦物燃料能源還會(huì)保持一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。煤礦開采的一個(gè)主要困難是因?yàn)榈叵碌拿旱V存在有毒且易爆的氣體甲烷。煤礦事故血的教訓(xùn)從古至今未曾間斷?，F(xiàn)代煤礦有的許多調(diào)節(jié)甲烷濃度的通風(fēng)設(shè)施。在

3、這種通風(fēng)系統(tǒng)中通常不是直接控制空氣流動(dòng)，而是通過(guò)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的個(gè)別部分來(lái)控制?？梢栽谕L(fēng)網(wǎng)絡(luò)的重要位置（往往直接連接到外部環(huán)境）安置幾臺(tái)風(fēng)機(jī)壓縮機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)空氣，也可以在網(wǎng)絡(luò)的分支上用“風(fēng)門”來(lái)控制?？刂频V井通風(fēng)的問(wèn)題在20世紀(jì)70年代和80年代才受到相當(dāng)?shù)闹匾暋o(wú)疑，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)分支能影響其他分支的流程的一個(gè)多變量控制問(wèn)題。為此，作為一個(gè)流體網(wǎng)絡(luò)(這與模擬一個(gè)電路非常相像)和一個(gè)多變量控制的問(wèn)題，礦井通風(fēng)需要接近基于模型的方式。早期在這

4、個(gè)題目上做研究的是Kocic。他認(rèn)為礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)線性化定性，但是在這類系統(tǒng)中他們和容易測(cè)量的巷道長(zhǎng)度和直徑一樣不重要。因?yàn)槊旱V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(jìn)行充分的測(cè)量。本文如下安排。在第2部分我們介紹結(jié)構(gòu)性等式并且分別地推導(dǎo)非最簡(jiǎn)系統(tǒng)的最小表示法。在第3部分我們開發(fā)使用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的所有分支的反饋法則，而在第4部分我們推導(dǎo)僅在獨(dú)立分支輸入時(shí)的反饋。我們結(jié)合范例，精選最簡(jiǎn)短的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)明問(wèn)題和設(shè)計(jì)算法。2.礦

5、井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型2.1.管路流程動(dòng)力學(xué)和礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的Kirchho’s法律為了開發(fā)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的模型，首先我們建立一個(gè)分支的動(dòng)態(tài)等式。簡(jiǎn)而言之，我們做以下假設(shè)：(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(fēng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)分支描述為下式:，jjjjjjjHKQQRKtQ??dd(1)這里Qj是通過(guò)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