基于最优控制理论的自动化排水系统研究与应用

摘要

矿井排水系统是煤矿安全生产的重要组成部分，其系统稳定性与运行效率直接影响整个开采过程的顺利进行。传统排水系统通常采用人工控制设备，其使用效率、稳定性无法满足当前生产的需求。如何有效地提高矿井生产效率，降低系统能耗，提高系统稳定性是当前矿井排水系统设计重点方向之一。
　　本论文在原有控制系统的基础上，结合最优控制理论，对其能耗、稳定等各项参数进行分析研究，对井下自动排水系统进行数学建模并动态规划优化求解，其极高的系统稳定性与可扩展性在实际应用中得到良好验证。实现煤矿生产的全自动化与经济化，进一步提高系统稳定性与使用效率。通过传感器、电动阀等设备的应用，提高了系统的响应效率，并降低了系统的故障率，使得系统更加稳定高效。搭配完善的硬件电路设计，对传统控制方法进行优化，使其不仅仅在程序上满足最优化设计理念，同时在硬件电路使用及其设计上满足实际应用需求。
　　综上所述，本论文在数学模型基础上搭建了基于PLC的集中控制系统，结合最优控制策略，研究了一种具有高效、节能的适应中国应用现状的自动化排水系统。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3井下排水系统需解决的问题

1.4 研究意义

2最优控制理论

2.1最优控制理论概念

2.2最优化问题

2.3 最优控制问题

2.4最优问题的解法

2.5极大值

2.6 连续下调的极大值原理

2.7本章小结

3煤矿排水系统总体设计

3.1 煤矿排水系统设计

3.2 排水系统结构

3.3 排水管路设计

3.4 流量、水位检测系统

3.5 PLC系统设计

3.6 系统监测平台与控制系统设计

3.7 水泵及电动阀选取

3.8 小结

4排水系统优化设计理论

4.1 概述

4.2 优化调度的目标和内容

4.3 基于“避峰就谷”模型的优化策略

4.4基于动态规划模型的优化策略

4.5小结

5自动排水系统平台搭建

5.1排水系统总体管路设计

5.2井下排水系统管路设计

5.3 PLC系统设计

5.4控制输出设计

5.5 电动阀选择

5.6 流量计选择

5.7 水位传感器选择

5.8 控制软件编程

5.9 小结

6结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献