基于模糊免疫PID的后路运输皮带控制系统研究

李芳

【摘 要】 文章针对后路带式输送机在工作中所处地质条件复杂、自动化水平低、功耗较大的问题，提出了模糊控制同免疫控制相结合，利用模糊免疫PID控制算法，对带式输送机进行变频调速处理的方法。利用MTLAB软件进行仿真分析，结果表明，和传统PID控制相比，系统控制变得更加稳定、准确、及时，有效满足了系统的自动化要求，解决了系统的高功耗问题，实现了节能目的。

【关键词】 带式输送机;模糊免疫PID控制;控制系统;变频调速

【中图分类号】 TD634.1;TP273 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）01-0028-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

后路运输皮带承担采煤面和主巷道之间原煤运输任务，其所处的地质条件较为复杂，输送路段长且弯道较多，存在运输系统的自动化水平低，皮带运输的功耗大的问题。本文则将模糊控制同免疫控制相结合，通过对运输系统的变频调速控制，得出利用模糊免疫PID控制的系统，更加准确、稳定、及时，使系统功耗更低，结果具有一定的参考价值。

1 模糊免疫PID控制

1.1模糊控制原理

与传统控制不同，模糊控制是将控制变量进行模糊化处理，使其自己在模糊状态下，依照模糊准则进行推算得到结果，再对其进行处理，使其清晰化后输出，从而实现控制，如图1所示。

模糊控制的实现是通过特定的规则和语言形式实现的，制定专家不同，参与人不一样都会使创建的规则发生变化。但当系统较为复杂时，往往很难实现数学模型的创建，此时采用模糊控制，在一定程度上更易创建，同时具备专家的功能，能够实现更优控制，在这一层次较传统控制更好。

1.2免疫PID控制原理

免疫控制是基于人工免疫过程创建的一种控制算法，更适用于外界干扰因素较多、不确定性更强的情况下使用。免疫PID设计是系统机体控制同PID控制系统相对应，确定出模糊免疫控制规律，从而得出最新的控制算法。其中，系统参数值的选取是否合理，将直接影响系统的控制性能。

2模糊免疫PID控制器设计

模糊控制同免疫控制相结合，综合两种控制方式的优点，可以克服传统PID控制的缺点，使系统具备更好的鲁棒性，具备更强的适应能力及寻优能力，使系统在更短的时间内通过自行调节，达到最优化的期望输出。模糊免疫PID调节原理见图2所示。

3皮带电机调速系统仿真分析

采用MTLAB软件，对后路运输皮带电机变频调速系统进行仿真分析，通过构建PID控制、模糊PID控制和模糊免疫PID控制系统，验证三种系统的可行性。初始时免疫控制参数k、η的值分别为0.3、0.6，设置电机初始速度为0，5s后进行变频调速，其他参数见表1。

模糊免疫PID控制系统及三种控制系统下电机转速仿真结果见图3、4所示。

当系统处于传统PID控制和模糊PID控制下时，转速从0rad/min到达第一个峰值所需时间分别为0.9s、0.6s，超调量分别为100rad/min、50rad/min，调整时间分别为2s、1.2s。由图3可知，当系统处于模糊免疫PID控制下时，经0.4S，转速达到第一个峰值1028.86rad/min，最大超调量约为28rad/min，经过时间0.7s后，完成调整;5秒后，系统速度调整到1175.88rad/min时，起调量较小，起调所需要的时间也进一步下降。通过对比三种系统下速度调整图可以看出，在转速达到同一峰值后，常规PID控制系统调整所需时间最长，起调量也最大。与之相比，模糊PID控制系统的转速调整效果更好，起调量减少，时间缩短。采用模糊免疫PID控制系统，达到电机转速峰值时间缩短，调整时间也最短，效果最优。由此可以看出，模糊免疫PID控制系统具备更优的控制性能。

4总结

本文分析了后路运输皮带系统存在的问题，并介绍了模糊控制原理、免疫PID控制原理，并设计了模糊免疫PID控制器，最后利用MTLAB软件对三种控制系统下的运输皮带调速系统进行了仿真分析，结果表明利用模糊免疫PID控制的系统更加稳定、及时、准确，运行功耗最低、速度调节效果更好。

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