矿井百叶式风窗智能调控方法及应用研究
王凯1
卢锋1
陈瑞鼎1
师嘉毅1
陈猛1
马砺2
张嘉勇3
郝海清4
李雨成4
1.中国矿业大学 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,江苏 徐州 221116;江苏省概念验证中心(中国矿业大学),江苏 徐州 221116;中国矿业大学 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏 徐州 2211162.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 7100543.华北理工大学 应急管理与安全工程学院,河北 唐山 0632104.太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 030024
摘要：为了解决矿井下用风地点风量调控繁琐、调节不及时和调节精度低等问题,探究通风网络中按需供风的智能矿井百叶式风窗调控方法,构建自动风窗调控系统,开展试验研究,数据经卡尔曼滤波处理,建立系统数学模型与模型辨识,设计契合风窗特点的风窗自动调节改进PID控制器,对比PID控制、模糊PID控制与分段PID控制的风窗调节效果,开发了具有需风量预测和分支优选功能调节风窗远程监控的软件模块,并将改进PID的矿井百叶式风窗调控系统结合通风网络实时解算平台进行运用.结果表明:确定了百叶式风窗开度[0,35)为高灵敏区,[35,60)为中灵敏区,[60,90]为低灵敏区,利用系统辨识获取风窗自动控制调风时的数学模型,得到了自动风窗调控系统的传递函数模型;提出了模糊PID和分段PID控制算法,对比PID、模糊PID、分段PID算法风窗调控能力,超调量分别为10.12%,13.36%,7.44%,调节时间分别为56.69,38.17,53.19 s,分段PID算法超调量更小,可以达到风量稳定控制的要求;结合改进PID的矿井百叶式风窗调控系统和通风网络实时解算平台,在23204回采工作面运用中风窗开度由40°调至45°,工作面增加了4.354 m3/s 风量,实现了对工作面及其相关分支的风量控制.
关键词：自动风窗卡尔曼滤波PID控制器分段PID通风网络
分类号：TD724(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52374242)国家重点研发计划(2022YFC3004800)
论文发表日期：2026-03-31
在线出版日期：2026-04-08（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 391-405 )
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