通風(fēng)是隧道施工中不可缺少的一部分，在隧道施工過程中會產(chǎn)生各種有害氣體如CO、CH、粉塵等，所以必須源源不斷地將外界空氣輸送到隧道內(nèi)部的各個工作面，保證人員正常呼吸，稀釋并排除有害氣體和灰塵，保證隧道中的空氣質(zhì)量我國傳統(tǒng)的隧道施工通風(fēng)中，通風(fēng)機的調(diào)節(jié)有很多種，如通風(fēng)機節(jié)流調(diào)節(jié)、動葉調(diào)節(jié)、電動機的變級調(diào)節(jié)等，都很難實現(xiàn)對工作環(huán)境進行實時控制，能量也不能得到充分的利用?，F(xiàn)提出采用變頻調(diào)速和模糊控制技術(shù)來控制交流異步電動機的輸入頻率，進而控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方案。

　　風(fēng)機變頻調(diào)速,變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)根據(jù)空氣動力學(xué)理論，要改變風(fēng)機性能最合理的方法是改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速，因為當(dāng)通風(fēng)機在管網(wǎng)阻力與流量平方成正比例的管網(wǎng)中工作時，雖然轉(zhuǎn)速降低，但是通風(fēng)機的效率仍保持不變，而通風(fēng)機的功率則由于流量與壓力的降低而顯著下降。

　　通風(fēng)機變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，其流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比，全壓H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的降低，通風(fēng)機的喘振點向小流量方向偏移。通風(fēng)機變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，不僅性能調(diào)節(jié)范圍寬，而且轉(zhuǎn)速改變時，并不產(chǎn)生其它調(diào)節(jié)方法所帶來的附加損失，當(dāng)然變轉(zhuǎn)速后的工況不一定處于最佳效率點，效率略有降低。所以，通風(fēng)機變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的功率節(jié)省大，經(jīng)濟性好。

　　電機變頻調(diào)速原理交流異步電動機的轉(zhuǎn)速方程為式中，n為電動機的同步轉(zhuǎn)速；S為電動機的轉(zhuǎn)差率S=（n為電動機的定子頻率；P為電動機的定子繞組磁極對數(shù)。由此式可知有3種方法可實現(xiàn)調(diào)速：（1）通過改變P，此為變級調(diào)速，不能連續(xù)平滑調(diào)速；（2）改變S，應(yīng)用受到限制，有局限性、價格高；（3）改變f，即變頻調(diào)速，能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，是較理想的調(diào)速方式。

　　此交流調(diào)速系統(tǒng)中，所選變頻裝置為普通功能U/F控制通用變頻器。通用變頻器是近年來發(fā)展并逐步被推廣普及的交流電動機新型變頻調(diào)速裝置，它具有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、保護功能完善、操作方便等一系列優(yōu)點。

　　通風(fēng)系統(tǒng)的模糊控制隧道施工通風(fēng)系統(tǒng)是一種非線性、多耦合、多干擾系統(tǒng)，受多種環(huán)境因素的制約，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用傳統(tǒng)控制理論難取得好的控制效果。而模糊控制技術(shù)是一種智能控制系統(tǒng)，它不需要建立控制系統(tǒng)的精確模型，因此，本系統(tǒng)采用模糊控制技術(shù)來實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)。

　　模糊控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣主要取決于模糊控制器的結(jié)構(gòu)、模糊控制規(guī)則、合成推理方法以及模糊決策的方法等因素，其中模糊控制器是模糊控制的核心。設(shè)計模糊控制器包括5個方面。

　　輸入、輸出變量隧道施工中有害氣體對隧道中作業(yè)人員的生命安全危害極大，CO和瓦斯的濃度是兩個很重要的指標(biāo)，按施工規(guī)范，人員進入開挖面時，CO濃度允許達到100mg/m3.但人員進入開挖面后30min內(nèi)，濃；瓦斯?jié)舛戎蠧H應(yīng)控制在1.0%以下。設(shè)計一個二輸入單輸出的模糊控制器，選擇CO濃度和粉塵濃度作為模糊控制系統(tǒng)的兩個輸入變量，輸出變量為控制量U1（控制變頻器的輸入電壓）。

　　糊控制規(guī)則模糊控制系統(tǒng)的模糊控制規(guī)則，選用Mamdain控制規(guī)則。根據(jù)實際操作中總結(jié)的經(jīng)驗，得出相應(yīng)的控制策略，本文中隧道施工通風(fēng)FLC系統(tǒng)的控制規(guī)則共有,模糊控制器的控制表根據(jù)上述的模糊控制規(guī)則各條件語句，以及輸入輸出變量的隸屬度曲線，求得模糊關(guān)系R，再由R可求得控制量U.

　　如果經(jīng)采樣得到的實際輸入量是CO的濃度和瓦斯的濃度，以第一條語句為例，則控制量為U1=瓦斯離散值瓦斯離散值同樣可根據(jù)其他各條語句分別求出控制量U采用最大隸屬度方法，對推理結(jié)果進行去模糊化處理，制成模糊控制器的控制表，保存在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)進行實時控制時，調(diào)用查詢所需的控制策略。

　　模糊控制器控制效果仿真,輸出變頻器的控制電壓值從仿真結(jié)果來看，模糊控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的獲取輸入信號CO的濃度值和瓦斯含量信息，并石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報綜合反映兩被控變量，有效地對風(fēng)機的轉(zhuǎn)速進行實時控制。模糊控制器的輸出結(jié)果與傳統(tǒng)的控制方法相比，具有一定的優(yōu)勢，能根據(jù)隧道內(nèi)CO和瓦斯的濃度實時調(diào)節(jié)通風(fēng)量，避免了不必要的能量損失，節(jié)能效果顯著。

　　在隧道施工通風(fēng)中，應(yīng)用此系統(tǒng)可以提高通風(fēng)性能和自動化水平，可達到實時控制，與傳統(tǒng)通風(fēng)控制方法相比，節(jié)能效果十分顯著，有著很好的應(yīng)用前景。在實際的應(yīng)用中，本文提出的模糊控制器的輸入值，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中提到的所需最低風(fēng)速，應(yīng)根據(jù)具體的環(huán)境要求來確定。