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第1章 绪论 1

1.1 掘进巷道通风控制系统研制的重要性 1

1.1.1 巷道的掘进工艺及通风特点 2

1.1.2 局部通风系统发展的历史、现状及发展趋势 3

1.2 智能控制及现代交流调速技术在掘进巷道通风系统中的应用 4

1.2.1 智能控制技术的发展及应用 4

1.2.2 现代交流调速技术的发展及应用 6

1.3 电力电子技术以及微处理器的发展与应用 8

1.4 主要研究工作 11

第2章 掘进巷道内紊流传质机理及数学模型 14

2.1 掘进巷道瓦斯运移机理及瓦斯运移数学模型 14

2.1.1 掘进巷道瓦斯运移机理 14

2.1.2 瓦斯运移的数学模型 16

2.2 压入式圆形受限贴附射流通风特征及瓦斯浓度数学描述 19

2.2.1 圆形贴附射流特征 20

2.2.2 掘进巷道内风流作用下瓦斯浓度计算 23

2.2.3 掘进巷道紊流传质过程的数学描述 28

2.2.4 掘进巷道通风系统通风需求分析 31

2.3 本章小结 33

第3章 适用掘进巷道通风的模糊控制模型研究及仿真 35

3.1 模糊控制与模糊控制系统 35

3.1.1 模糊控制系统的组成 36

3.1.2 模糊控制模型 37

3.1.3 模糊控制系统分析与设计 42

3.2 适用掘进巷道通风的常规双模模糊控制模型的建立 47

3.2.1 论域设定 47

3.2.2 隶属函数的确定 48

3.2.3 正常通风时控制规则的制定 52

3.2.4 瓦斯超限排放时控制规则的制定 55

3.2.5 模糊推理方式选择 57

3.2.6 四输入单输出常规双模模糊控制模型的建立 65

3.3 多输入权值系数 66

3.3.1 AHP法计算权值 67

3.3.2 神经网络（ANN）计算输入量的权值 74

3.3.3 组合赋权和变权 86

3.4 自学习模糊控制模型 91

3.4.1 模糊控制算法的改进 92

3.4.2 自学习模糊控制算法 95

3.4.3 适用于掘进巷道通风自学习控制模型参数的确定 98

3.4.4 适用于掘进巷道通风自学习模糊控制算法的实现 99

3.4.5 软件程序 100

3.4.6 掘进巷道通风自学习模糊控制模型的建立和仿真 101

3.5 本章小结 105

第4章 掘进巷道通风控制系统的变频调速实现 107

4.1 掘进巷道通风控制系统变频调速的研究现状和发展趋势 107

4.2 矿用局部通风机的机械结构及运行特性 108

4.2.1 矿用局部通风机的机械结构 108

4.2.2 通风机的工作参数 109

4.2.3 局部通风机的运行特性 110

4.3 直接转矩变频调速系统的原理结构、控制策略和仿真 111

4.3.1 直接转矩控制的基本概念 112

4.3.2 直接转矩调速系统的组成与结构 113

4.3.3 定子电压空间矢量的选择 115

4.3.4 磁链观测与转矩观测的实现 117

4.3.5 空间矢量PWM调制 118

4.3.6 直接转矩调速控制仿真模型的建立 120

4.4 掘进巷道通风的双模模糊变频调速控制系统 122

4.5 本章小结 126

第5章 掘进巷道通风控制系统的实现 127

5.1 局部通风机选型 127

5.2 掘进巷道通风控制系统硬件电路设计 129

5.2.1 系统主电路 130

5.2.2 三相逆变器 131

5.2.3 PWM信号隔离驱动电路 133

5.2.4 电流电压检测及其转换电路 134

5.2.5 转速反馈电路 135

5.2.6 控制系统保护电路 136

5.2.7 其他电路 137

5.3 掘进巷道通风控制系统软件程序设计 138

5.3.1 系统软件组成 138

5.3.2 传感器读数与显示 142

5.3.3 数字PI调节器模块 142

5.3.4 空间矢量PWM的DSP实现 143

5.4 掘进巷道内通风控制系统实验 143

5.4.1 调速系统实物和测试装置 143

5.4.2 试验结果及分析 145

5.5 掘进巷道通风控制系统样机制作 150

5.6 掘进巷道通风实物缩比模型 152

5.7 本章小结 153

第6章 结论与进一步工作设想 154

6.1 结论 154

6.2 进一步工作的设想 155

参考文献 156