太原理工大学赵涛获国家专利权
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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利一种多风机联合运转干扰下采空区漏风的智能调控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116357374B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310340916.0,技术领域涉及:E21F1/12;该发明授权一种多风机联合运转干扰下采空区漏风的智能调控方法是由赵涛;李虎虎;李雨成;黄玉玺;杨雪林;张欢;王珺;王连聪;王涛;李龙龙设计研发完成,并于2023-04-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多风机联合运转干扰下采空区漏风的智能调控方法在说明书摘要公布了:本发明公开关于一种多风机联合运转干扰下采空区漏风的智能调控方法。该方法基于控制箱接收到传感器实时监测到的风量、瓦斯浓度数据并反馈到上位机中,上位机实时计算工作面向采空区的实际漏风量,由控制箱中设有变论域模糊PID系统的PLC做出相应的伺服电机信号,伺服电机控制风窗面积进行调控风量,上位机根据调控后的漏风量做出进一步指令,直到达到设定的漏风量要求。本方法可以根据需求智能调控工作面向采空区的漏风量,最终有效治理在多风机联合运转干扰下造成的采空区漏风问题,消除漏风带来的隐患,保证矿井安全生产。
本发明授权一种多风机联合运转干扰下采空区漏风的智能调控方法在权利要求书中公布了:1.一种多风机联合运转干扰下采空区漏风的智能调控方法,其特征在于:利用传感器实时监测风量、瓦斯浓度,控制箱接收传感器的监测数据并反馈至上位机,上位机实时计算工作面向采空区的实际漏风量,控制箱中的伺服电机控制风窗面积进行调控风量,上位机根据调控后的漏风量做出进一步指令,直到达到设定的漏风量要求,具体步骤如下: 步骤1.在采空区漏风区域工作面两侧的进风巷与回风巷安装超声波风速传感器,进风巷安装智能风门-风窗,在智能风门-风窗附近安装配套控制箱; 步骤2.上位机根据工作面两侧进风巷与回风巷风量实时计算实际漏风量Q实,根据工况要求在上位机中设定工作面漏风量Q设,上位机实时计算实际漏风量Q实与设定工作面漏风量Q设的差值e,以及差值变化率ec,并将差值e和差值变化率ec传输到控制箱中; 步骤3.将上位机计算所得的实际漏风量Q实与设定工作面漏风量Q设的差值e和差值变化率ec作为输入变量传输给控制箱中的变论域模糊PID调控系统;经过变论域模块得出伸缩因子,伸缩因子对初始比例因子和初始量化因子进行调控;经过模糊调节模块得出PID的三个参数KI、KP、KD;将漏风量差值e、差值变化率ec、KI、KP、KD作为PID控制器模块的输入变量,PID控制器模块输出伺服电机的控制信号; 步骤4.伺服电机根据接收的控制信号调节风门-风窗过风面积,改变进风量,平衡所监测的采空区与周边采空区之间的压差,直到实际漏风量Q实低于或者相等设定漏风量Q设;若上位机计算得出漏风量未达到所设定的数值,将重新进入步骤3中开始计算,直到实际漏风量低于或等于设定漏风量; 变论域模糊PID调控系统具体包括以下内容: S1,设输入变量差值e与差值变化率ec初始论域分别为[-e0,e0]、[-ec0,ec0],输出变量ΔKP、ΔKI、ΔKD的初始论域分别为[-Kp0,Kp0]、[-Ki0,Ki0]、[-Kd0,Kd0],并设输入变量差值e与差值变化率ec以及输出变量ΔKP、ΔKI、ΔKD的模糊论域均为[-M,M]; S2,将实际漏风量Q实与设定工作面漏风量Q设的差值e与差值变化率ec作为变论域模块的输入变量,采用伸缩因子函数模型得出输入变量差值e的伸缩因子αe、差值变化率ec的伸缩因子αec和三个输出变量ΔKP、ΔKI、ΔKD的伸缩因子βP、βI、βD;其中伸缩因子函数模型如下: 输入伸缩因子: 输出伸缩因子: 式中λ∈(0,1),k0;KI为比例因子;Pi为输入权重系数;为输入变量误差;为输出论域伸缩因子初值; S3,根据S1中所设定的初始论域和模糊论域得出初始量化因子Ke0、Kec0以及初始比例因子LP0、LI0、LD0,即、、、、,将S2中所得的伸缩因子αe、αec对初始量化因子Ke0、Kec0进行调整得出量化因子Ke与Kec,即、;差值e与差值变化率ec作为模糊调节模块输入变量且经过量化因子作用模糊化处理得到模糊量e*与ec *,即、;参照专家领域知识设置模糊集和模糊规则以及采用重心法对模糊量e*与ec *进行模糊处理得到输出值ΔKP *、ΔKI *、ΔKD *;利用所输出变量的伸缩因子βP、βI、βD对初始比例因子进行调节得到比例因子LP、LI、LD,即、、;将输出值ΔKP *、ΔKI*、ΔKD*对三个比例因子对应进行比例调节得到参数调整量ΔKP、ΔKI、ΔKD,即、、; S4,通过PID控制器参数整定方法得出初始值KP0、KI0、KD0,根据上述得出的调整量ΔKP、ΔKI、ΔKD对初始值进行调整,获得PID控制的3个参数、、;将差值e与差值变化率ec以及3个参数KP、KI、KD作为PID控制器模块的输入变量,PID控制器模块输出控制信号传输到伺服电机;其中关于PID控制算法的离散化公式为: 式中un为调节n次后输出的结果,en为第n次实际漏风量Q实与设定漏风量Q设差值,Ts为调控时间,KP为比例常数、TI积分时间常数、TD微分时间常数。
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