采煤机滚筒自动调高系统模糊PID控制仿真研究

摘要

采煤机滚筒自动调高是综采工作面智能化的关键技术。传统的PID控制由于使用固定的参数，难以适应调高系统的非线性、参数的变化及负载的随机变化，存在控制精度低、响应速度慢、超调量大的问题；且还存在算法复杂、系统实时性差的不足。设计了一种结构简单、容易工程实现的模糊PID控制器。首先，分析系统的工作原理，建立包含滚筒高度与液压缸行程几何关系、电液比例换向阀和非对称液压缸的系统数学模型；然后，以高度误差和误差变化率作为输入，用模糊逻辑推理实现PID参数在线自整定；最后，在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型，从阶跃响应、正弦信号跟踪、抗干扰性能和不同负载适应性4个方面对比分析2种控制方法的性能。仿真结果表明，模糊PID控制的上升时间缩短了31.8%，超调量只有传统PID控制的31.5%；正弦信号跟踪的最大误差减少了75.2%；在10 kN阶跃负载干扰的情况下，滚筒高度的最大波动是0.006 m，并且在0.7 s内就回到了稳态，不同负载工况下性能下降的幅度小于传统PID控制。该方法提高了系统的综合性能，能够满足采煤机滚筒自动调高的工程应用要求。

关键词

采煤机 / 滚筒自动调高 / 鲁棒性 / 电液比例系统 / 模糊PID控制 / MATLAB/Simulink

基金资助

国能准能集团有限责任公司科技创新项目（GJNY-22-63）