煤矿机械CoalMineMachineryVol.35No.03Mar.2014第35卷第03期2014年03月0前言随着电机控制技术与控制精度的不断提高，运动的控制由之前的复杂机械结构控制改变为电机直接驱动。事实证明要想满足当今生产活动的需要，不但需要利用多电机进行生产活动，而且还应加强探索多电机同步控制技术的研究，由此，多电机同步控制系统便产生了，多电机同步控制系统中主令电机处于十分重要的地位，它的转速决定着整个系统的转速，另外该系统还包含很多其他从动电机，实际的生产过程中最重要的任务是采取有效的控制措施，协调各个电机间的正常运作。针对这种情况本文将着重分析多电机控制原理和特点，在模糊PID补偿算法的多电机同步控制策略的基础上提出了模糊PID补偿器的设计方法。1控制方案的分析为了提高煤矿机械自动化技术的广泛应用，设计为电机同步控制方案时应考虑选择使用主从补偿同步控制方式，即其中某台电机为主电动机其余的都为从属电机，同时从属电机共享主电动机发出的信号。该控制方式中主从电机的连接方式分为串联和并联2种，其中串联时第1台电机为主电机，最后一台电机为从属电机，对中间电机来讲它相对于前台电机为从属电机，相对于后台电机则为主电机，很明显除了最后一台是从属电机外剩余电机均可充当主电机，尤其是中间电机实际上充当了主电机和从电机双重角色，这样任一台电机出现问题只会给其后面的电机带来影响，而丝毫不会影响前台电机的工作，除去第1台电机剩余电机的同步运转均是参考其前台电机。并联方式实现同步的方式为从属电机速度的设置均参考主电机的转速。除去主电机其他电机的地位完全相同。以2台主从电机为例对补偿原理控制以及方法进行介绍，实际工作可能需要多台电机，这就需要根据生产的实际需求采用串联或并联的方式对该控制进行扩展，扩展其他电机时应注意综合考虑生产的实际要求和控制系统各项参数，进而选择合理的串联或并联方式。2台主从电机同步控制系统中由西门子S7-200PLC充当主控单元，并使用RS-基于模糊PID控制的多电机同步控制系统的分析与设计连继军（乌海职业技术学院，内蒙古乌海016000）摘要：在对多电机同步控制理论分析的基础上，确定了基于异步电机、变频器、PC机等部件构成的多电机控制系统方案，并对多电机控制原理和模糊PID控制进行研究，从系统的稳定精度、超调量、稳定性等方面分析了KD、KI、KP发挥的作用，得出了模糊PID控制器在不同时刻的PID参数与ec和e存在的模糊关系，最终提出了基于模糊PID补偿器的多电机同步控制策略，并研究出了基于模糊PID补偿算法的同步控制设计方法，以期为多电机同步控制系统的研究提供有价值的参考。关键词：煤矿；多电机；变频器；PID控制器；模糊控制中图分类号：TD614文献标志码：A文章编号：1003－0794（2014）03－0210－03AnalysisandDesignofMulti-motorSynchronousControlSystemBasedonFuzzyPIDControlLIANJi-jun(WuhaiVocationalandTechnicalCollege，Wuhai016000，China)Abstract:Inthemulti-motorsynchronouscontroltheorybasedontheanalysis,determinedbasedonasynchronousmotor,inverter,PC,etc..partsconsistingofmulti-motorcontrolsystemsolutions,andmulti-motorcontroltheoryandfuzzyPIDcontrolstudyfromthesystem’sstabilityandaccuracy,overshoot,stabilityandotheraspectsoftheKD、KI、KProledrawfuzzyPIDcontrollerPIDparametersatdifferenttimesandwitheecfuzzyrelationshipsthatexist,andultimatelyproposedbasedonfuzzyPIDcompensatormultimotorsynchronouscontrolstrategyanddevelopedacompensationalgorithmbasedonfuzzyPIDcontroldesignmethodforsynchronization,toamulti-motorsynchronouscontrolsystemstudyprovidesvaluablereference.Keywords:coal；multi-motor；converter；PIDcontroller；fuzzycontroldoi:10.13436/j.mkjx.201403095210

第35卷第03期Vol.35No.03基于模糊PID控制的多电机同步控制系统的分析与设计———连继军485总线将其和2台变频器连接，从而实现对主从电机的控制。这2台电机均配备有旋转编码器反馈转速以此将信号反馈给变频器和PLC，PLC将接收到的信号进行处理得出电机的实际转速和补偿值。使用RS-485总线将监控软件和网络相连，不但可以对下位机的运转状态进行监控，而且还可以通过发送指令对下位机进行控制。2控制系统结构介绍该系统主要由PLC、变频基础传动以及PC机等部件构成，其中PLC在控制电机运转中处于核心地位，它和变频器之间的通讯需遵守USS协议标准，方便了不同部件之间的信息传递，从而达到了从变频器中读取电机转速的目的，与此同时还能通过向变频器发送指令，实现对控制电机运转速度的控制。3模糊PID控制器的设计模糊控制理论在实现人的经验和策略方面较为方便，主要因为它不需要建立被控对象的数学模型就能达到较好的控制效果，而PID则主要通过人工方式现实参数的整定。将两者进行有机的结合就能使计算机按照人的经验运行，并推理和判断有关系统的性能参数，从而实现PID对其参数能够自动整定。模糊PID控制器应属于二维模糊控制器，主要由PID控制器、参数解模糊、模糊规则推理和参数模糊化等部件组成，其中参数y指实际速度，yr代表给定的速度，模糊PID控制器以常规PID控制器为基础，并将偏差e和偏差量Δe为输入参数，以u为输出参数。其中e和Δe是经过PLC对反馈的转速信号比较得出，然后将其进行模糊处理成E、Ec，还要经过模糊推理得出模糊控制量U，经过解模糊处理得出Nu，然后将其传递给控制对象。由模糊PID控制器确定E和Ec与3个不同时刻的PID参数存在的模糊关系，并在系统运行过程中不断对E和Ec进行检测，依据模糊控制原理在线对这3个参数进行修改，以此满足控制参数的不同要求，保证被控对象处于良好的工作状态。从稳定精度、超调量、响应速度以及稳定性等方面，对KP、KI、KD起到的作用以及取值要求进行详细的分析。（1）KP是比列系数，作用是缩短系统响应时间，提高系统调节的准确度。KP值越大，则系统的反应越灵敏，调节的准确度就越高，不过容易出现超调的现象，当KP取值较小时系统的响应速度会变慢，并对系统的静、动态的性能产生干扰；（2）KI是积分系数，作用是消除系统的稳态误差。KI越大，消除系统稳定误差的速度越快，不过响应初期容易造成积分饱和出现超调现象。KI太小，消除稳态误差的速度越慢，系统调节的准确度也会随之越低；（3）KD是微分系数，作用是提高系统的动态性能，防止响应过程中偏差过大或过小，即对响应过程中的偏差值进行限制，除此之外，还能提前预报偏差。如果KD较大则会提前终止响应过程，严查调节所用的时间，使系统的干扰性能大大降低。除了PID三个参数在不同的时刻内各自发生作用外，还应注意对其三者的关系进行准确把握，在运行过程中还应根据|e|和|ec|的不同取值，对KI、KP、及KD取值进行调节，以此保证系统的正常运作。具体调节内容可参考以下几点：（1）在|e|的取值较大的情况下，如果要提高系统的相应速度，就应尽量选择较大的KP，与此同时为了防止微分饱和情况的发生，保证控制作用在允许的范围内，则应选择较小的KD；为了防止系统相应过程中出现超调造成积分饱和，应取KI=0，从而实现对积分饱和进行有效控制；（2）如果|e|和|ec|的取值既不是太大也不是太小，为保证系统响应时出现较小的超调，应选择较小的KP，并根据实际情况合理选择KI值，另外KD的取值会给系统带来较大影响，因此应注意进行准确的把握，使KD的取值恰到好处；（3）当|e|非常小几乎达到设定值时，为了保证系统仍处于良好的稳态性能，应适当将KP、KI的取值调大。同时为了防止系统在设定值附近出现振荡现象，当|ec|取值较小时，应将KD的值调大，反之应取较小的KD。根据设计要求，对于模糊控制器建立各种查询表，进行模糊化和反模糊化，并在PLC中进行编程。实际工作中，旋转编码器首先会采集电机的转速数据，然后通过对比和计算得出电机转速差值以及差值率，并将得出的数值和模糊控制表的数据进行对比，然后做进一步的处理得出误差补偿值。同时为了提高计算效率，PLC程序的执行应采用循环扫描方式，模糊控制部分应采用离线编程方式。为了满足系统的实时性要求，应首先使用MATLAB进行模糊推理和判断形成模糊控制查询表，以此减少在线工作量，提高系统工作效率。4结语煤矿机械一体化技术在提高煤矿生产效益上起着不可替代的作用。因此，实际生产活动中应积极运用机械一体化技术，尤其应注重一体化技术中多电机同步控制。为了提高多电机同步控制系统的211

煤矿机械CoalMineMachineryVol.35No.03Mar.2014第35卷第03期2014年03月性能，在对多电机同步控制理论认真研究的前提下，对多电机同步控制和模糊PID控制的原理和特点进行了系统的分析，提出了以模糊PID补偿器为基础的多电机控制方案，同时给出了基于模糊PID补偿算法的同步控制设计方法。最后经过详细讨论该方案的原理以及相应的控制算法与结果，验证了可行性，同时也为科研工作者及工程技术人员在提高多电机同步控制技术奠定基础。参考文献:［1］施火泉．多电机传动系统的同步控制［J］.江南大学学报，2003，2(4):371-373.［2］王国亮．基丁模糊PID补偿器的多电机同步控制策略研究［D］.沈阳：东北大学，2006.作者简介：连继军（1973-），内蒙古乌海人，大学本科，高级工程师，现内蒙古乌海职业技术学院任教，研究方向：电气自动化.责任编辑：武伟民收稿日期：2013－08－16!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!0引言随着人类社会向着智能化、信息化的方向发展，煤矿井下为了提高劳动生产率、安全性，把各地区的视频图像整合在一起进行传输，但井下特殊的环境决定着完成这一举措的艰巨性。传统的监控系统大多以同轴电缆、光纤、双绞线作为传输介质，传输速率虽然可以保证，但是对环境的应变能力较弱。特别是矿井里巷道较多时，通过有线电缆把其连接起来要花费更大的成本。随着WIFI等无线技术的发展及普及，使得无线传输视频数据成为可能。无线网络的搭建不需要额外的设备开销，只要通过无线电波就可以把想要的数据资料传输给控制中心，控制中心也可以针对发送来的信息进行一系列的反馈。近年来安卓系统发展迅速，在生产、生活各个领域都得到应用。在煤矿井下应用安卓系统也变成了一种趋势。本文提出的无线视频监控的方案是结合H.261视频压缩编码和SDIO接口的WIFI技术。主控制器为三星公司的S3C6410芯片，本款ARM11搭载了安卓2.3系统，以H.264编码对采集到的视频进行压缩编码，之后送到WIFI模块里进行传输，通过井下的无线接入点把数据传送给监控平台。1井下无线视频监控系统设计无线局域网具有快捷方便的无线接入、灵活多变的拓扑结构、易于维护管理、建设成本低廉等优点，是构建煤矿井下综合无线局域网络系统有效的基于Android的煤矿井下无线视频传输系统的设计朱志国，陆奎(安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001)摘要：煤矿井下是一个与地面隔绝的环境，井下的设施、人员信息都要靠摄像头采集图像再传送到调度指挥中心。提出了一种高速的井下无线视频传输方案，以三星S3C6410作为主控芯片，配合当今最流行的安卓系统，性能得到了优化。H.264作为高效的视频压缩编码最适合在无线传输中应用还不易产生失真。整个系统节省了铺设电缆带来的费用，还对井下复杂的环境有着较强的适应性，不失为一种很好的解决方案。关键词：Android操作系统；WIFI；SDIO接口协议；H.264视频压缩编码中图分类号：TD65文献标志码：A文章编号：1003－0794（2014）03－0212－03DesignofCoalMineWirelessVideoTransmissionSystemBasedonAndroidSystemZHUZhi-guo，LUKui(SchoolofElectricalandInformationEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China)Abstract:Coalmineisanisolatedenvironmentwiththeground,whichundergroundfacilities,personalinformationhavetorelyoncameraimagescollectedthentransmittedtotheschedulingcommandcenter.Thispaperpresentsahigh-speedwirelessvideotransmissionschemeforthemine,SamsungS3C6410asthemainchipassoonastheperformancehasbeenoptimizedwithtoday’smostpopularAndroidsystem.Ontheotherhand,asahighlyefficientH.264videocompressioncodingbestsituatedfortheapplicationofwirelesstransformationisalsodifficulttoproducedistortion.Theentiresystemsavescablingcostscaused,butalsotheundergroundcomplexenvironmenthasastrongadaptability,afterall,agoodsolution.Keywords:Androidopensystem;WIFI;SDIOinterfaceprotocol;H.264videocompressioncodingdoi:10.13436/j.mkjx.201403096212