Методы и модели управления состоянием систем с переменной структурой на примере вентиляции негазовых шахт

• Автор: Федосеев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ НЕГАЗОВЫХ УГОЛЬНЫХ
ШАХТ И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ
1.1. Анализ современного состояния проветриванием негазовых
угольных шахт
1.2. Исследование существующих методов управления проветриванием негазовых шахт и их классификация
1.3. Постановка задачи. Методы исследования управлением
Ф проветриванием негазовых шахт
1.4. Выводы по главе
2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ
МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ПРОВЕТРИВАНИЕМ
НЕГАЗОВЫХ ШАХТ
2.1. Исследование моделей систем управления для развивающихся шахт
2.2.Математическая модель многоуровневой системы с переменной щ структурой
2.3. Методика определения параметров системы. Разработка приближенных методов и алгоритмов преобразования вентиляционных сетей с переменной структурой
2.4. Анализ и выбор методов реализации алгоритмов преобразования при определении уравнивающих параметров вентиляционных соединений
2.5.Математическое моделирование взаимосвязанности воздушных |# потоков в вентиляционной сети с переменной структурой
2.6.Выводы по главе

3. ВЫБОР И АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ РЕАЛИЗАЦИИ
РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ # ПРОВЕТРИВАНИЕМ НЕГАЗОВЫХ ШАХТ
3.1. Выбор алгоритмов построения приближенных вентиляционных соединений
3.2. Анализ алгоритма построения обобщенной структурной схемы системы управления в автоматизированном режиме
3.3. Анализ особенностей программной реализации разработанных алгоритмов
3.3. Выводы по главе
• 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ
МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
4.1.Разработка структуры системы управления проветриванием негазовых шахт
4.2.Разработка системы вентиляции негазовых шахт как объект управления
4.3 .Методика комплексного расчета системы управления
воздухораспределением на примере шахты «Садкинская»
4.4.Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Отличительной особенностью современных угольных шахт является непрерывное управление подачей воздуха в динамическом и статическом режимах, а также многократное изменение схем и способов проветривания, вызванное развитием горных работ.
В современных условиях организации производства, когда экономические факторы становятся доминирующими при определении программы развития угольного предприятия, аэрологические факторы горных работ всё больше становятся сдерживающими факторами увеличения производственной мощности шахты. Увеличение производственных нагрузок и концентрация горных работ, а также изменение горнотехнических условий привели к увеличению частоты отказов системы контроля и управления проветриванием. Поэтому в складывающихся горнотехнических условиях возрастает роль и надежность оперативного управления проветриванием.
Существующая система управления проветриванием угольной шахты базируется на результатах маршрутного контроля мастерами участка вентиляции техники безопасности (ВТБ) и системе телеметрического контроля рудничной атмосферы, фиксирующих сбои в нормальной работе вентиляционной системы. Решения по регулированию вентиляционной системы принимаются после фиксирования этих сбоев. Маршрутный контроль носит эпизодический характер и поэтому он не всегда успевает своевременно выявить возможные аварийные ситуации. Телеметрический контроль не охватывает весь комплекс горных работ и также как и маршрутный контроль не может своевременно выявить аварийные кратковременные отказы в системе проветривания, особенно носящих локальный характер, приводящих к слоевым и местным загазованиям. В последнее время именно такие локальные загазо-вания стали причинами трагедий, произошедших на шахтах отрасли.
В этих условиях возрастает роль технических разработок по оперативному управлению проветриванием шахты. С развитием вычислительной тех-
«трех сигм» приводит к избыточности подаваемого на проветривание выемочного участка воздуха. Кроме того, регулирование расхода воздуха рекомендуется осуществлять раз в неделю, в лучшем случае раз в сутки, что свидетельствует о низкой оперативности системы. Так как длительность загазо-ваний выемочного участка исчисляется десятками минут, иногда - часами, такой интервал регулирования не позволяет своевременно ликвидировать за-газования.
Предложенный ИГТМ АН УССР [4] оптимальный алгоритм определения потребных расходов воздуха отличается существенным повышением оперативности управления. Его использование в системе управления позволяет обеспечить линейный характер управляющего воздействия, предотвратить появление всплесков концентрации метана в переходном процессе, уменьшить среднее количество подаваемого на выемочный участок воздуха на 10 - 15 % и дисперсию концентрации метана в исходящей струе участка в 5-10 раз по сравнению с нерегулируемым режимом проветривания.
Управление расходом воздуха, предложенное в работе [65], сводится к отработке низкочастотной составляющей динамики концентрации метана. В то же время реакция системы на значительное повышение концентрации является замедленной и не в состоянии осуществить своевременное ее снижение.
В работе [4] предложено двухпозиционное регулирование концентрации метана, при котором расход воздуха может принимать одно из двух значений: либо <2тах, либо Отт в зависимости от текущего значения концентрации метана на 1-м такте управления, которое сравнивается с его безопасной концентрацией.
Стохастичность и аддитивный характер процесса изменения концентрации метана обусловливает использование в описанных моделях [47, 4. 65] его сглаженных значений, полученных путем выделения полезного сигнала и ослабления действия случайной составляющей. Поскольку процессы измене-