·766 智能系统学报 第10卷 由表4中参数可得超前支护支撑油缸的力控制 辑工具箱和控制系统工具箱建立仿真系统模型，如 传递函数： 图5所示5)。输入幅值为1的阶跃信号，信号从0 34496s2+3275.45s+345372 时刻开始输入，采样时间设为1s。常规PID和模糊 X1.05×10s3+5.66×102s2+1.86×10s+1 PD控制的正弦信号响应和阶跃信号响应仿真曲线 由此，利用MATLAB中Simulink模块的模糊逻 比较如图6~7所示。 △k 摸糊逻车 0.5 控制器 生成1 量化因子 生成2 微分器 量化因子2 0.6 生成3 344.96s2+3275.45s+345372 1/s 1.05×10-s3+5.66×102s2+1.86×10s+1 输入信号 积分器 加法 输出 duldr 传递函数 加法器3 微分器 加法器4 图5仿真模型 Fig.5 Simulation model 1.2i 4实验研究 1.0 4.1超前支护装备模拟实验平台的组成 0.6 一常规PID 超前支护装备模拟实验平台主要由3大部分组 0.4 …模糊PID 成：迎头顶板模拟实验框架、超前支护实验样机和测 0.2 量基准框架，如图8所示。 0.2 0.40.6 0.8 1.0 tis 图6阶跃信号响应仿真曲线 Fig.6 Step signal response curves 一常规PID 模糊PID 1.0 图8模拟实验平台实物 Fig.8 Experimental platform for the simulation 1.0 1)迎头顶板模拟实验框架可通过调节框架顶 -1.5 45678 部加载液压缸组的油压值，对模拟顶板进行不同载 t/s 荷的工况模拟。迎头顶板模拟实验框架的加载液压 图7正弦信号响应仿真曲线 伺服系统可以实现静力学加载曲线压力值保压调 Fig.7 Sine signal response curves 控，也可以实现按照多种激励作用下的动力学加载 模糊PD控制比常规PD控制具有更小的超 曲线压力变化规律对模拟顶板进行加载实验。 调量，而且能够较快地达到稳定，其控制效果优于常 2)实验样机具有双组支撑、单组支撑、交替支 规PID控制。 撑以及液压迈步移动功能：利用双组交替支撑结构 使超前支护在交替移动时，模拟巷道顶板始终存在由表 ４ 中参数可得超前支护支撑油缸的力控制 传递函数： Ｆｇ Ｘｖ ＝ ３４４．９６ｓ ２ ＋ ３ ２７５．４５ｓ ＋ ３４５ ３７２ １．０５ × １０ －４ ｓ ３ ＋ ５．６６ × １０ －２ ｓ ２ ＋ １．８６ × １０ －１ ｓ ＋ １ 由此，利用 ＭＡＴＬＡＢ 中 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模块的模糊逻 辑工具箱和控制系统工具箱建立仿真系统模型，如 图 ５ 所示［１５］ 。 输入幅值为 １ 的阶跃信号，信号从 ０ 时刻开始输入，采样时间设为 １ ｓ。 常规 ＰＩＤ 和模糊 ＰＩＤ 控制的正弦信号响应和阶跃信号响应仿真曲线 比较如图 ６～７ 所示。 图 ５ 仿真模型 Ｆｉｇ．５ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ 图 ６ 阶跃信号响应仿真曲线 Ｆｉｇ．６ Ｓｔｅｐ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｕｒｖｅｓ 图 ７ 正弦信号响应仿真曲线 Ｆｉｇ．７ Ｓｉｎｅ ｓｉｇｎａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｕｒｖｅｓ 模糊 ＰＩＤ 控制比常规 ＰＩＤ 控制具有更小的超 调量，而且能够较快地达到稳定，其控制效果优于常 规 ＰＩＤ 控制。 ４ 实验研究 ４．１ 超前支护装备模拟实验平台的组成 超前支护装备模拟实验平台主要由 ３ 大部分组 成：迎头顶板模拟实验框架、超前支护实验样机和测 量基准框架，如图 ８ 所示。 图 ８ 模拟实验平台实物 Ｆｉｇ．８ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ １）迎头顶板模拟实验框架可通过调节框架顶 部加载液压缸组的油压值，对模拟顶板进行不同载 荷的工况模拟。 迎头顶板模拟实验框架的加载液压 伺服系统可以实现静力学加载曲线压力值保压调 控，也可以实现按照多种激励作用下的动力学加载 曲线压力变化规律对模拟顶板进行加载实验。 ２）实验样机具有双组支撑、单组支撑、交替支 撑以及液压迈步移动功能；利用双组交替支撑结构 使超前支护在交替移动时，模拟巷道顶板始终存在 ·７６６· 智 能 系 统 学 报 第 １０ 卷