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原文传递越江隧道的通风控制模型及控制方法研究

论文题名：	越江隧道的通风控制模型及控制方法研究
关键词：	越江隧道;隧道通风控制;交通流预报;ARMA模型;模糊控制
摘要：	隧道作为一种特殊形式的交通，其通风系统的安全，节能运行越来越受到人们关注。由于控制对象的非线性以及天气概况、隧道交通、车辆等因素影响，使既要按空气质量控制隧道通风又同时达到尽量少的开启风机变得很困难。本文以武汉长江越江隧道通风控制工程为背景，研究在交通车流变化情况下，根据隧道污染物情况以及预报未来通风需要，控制隧道通风的策略。在分析了不同通风控制系统下，前馈预估控制对隧道通风控制的必要性；提出了运用自回归滑动(ARMA)时间序列模型对隧道交通流预测的方法；后馈控制无法及时响应隧污染物变化情况的基础上,采用模糊控制设计隧道通风控制策略。没有对隧道系统进行复杂建模，根据实际隧道交通流情况及隧道通风运行数据，参考自然风速及车流风速对通风控制的影响，对系统进行实时预报并调用模糊策略控制。模糊控制能够避开隧道通风系统缺乏完善的通风控制模型的弊端，是解决隧道空间非线性和时延过程的有效方法。针对隧道在不同交通流下的污染物情况以及未来污染物预报情况，对隧道风机开启台数进行模糊控制，并按照隧道污染物变化和预报变化，实时改变风机开启台数，达到既节能又满足通风需要的控制目的。本文首先论证了前馈预报控制在隧道通风控制中的重要性，建立了隧道通风控制需要的车流量预报的ARMA模型。介绍了对车流量预报模型的参数处理方法和模型阶数确定方法，并提出根据实时隧道交通数据，优化模型阶数和参数的步骤。文章采用赤池规则对隧道交通流预报模型进行定阶，在定阶基础上，针对研究隧道的交通流情况，对模型参数和格林函数矩阵进行计算。进而通过仿真，预报了某天的隧道交通流情况并和实际交通流情况进行对比。隧道通风工程计算是隧道通风控制的基础。本文的模糊控制策略是基于隧道交通流预测及隧道通风工程计算的基础上发展的。隧道通风控制系统对隧道污染物情况进行实时测量并和标准值比较作为控制偏差；在隧道交通流预测基础上运用隧道通风工程计算可得到隧道污染物预报变化；这两者作为模糊控制的主要输入变量经模糊逻辑调节隧道投入通风控制的风机台数。模糊控制的基本原则是，在隧道污染远低于控制目标，并且预报污染量会减轻的情况下减少风机开启台数；在隧道污染高于控制目标，并且预报污染量会增加的情况下，开启增加投入风机台数。为加入实际风速和交通流通风能力的考虑，本文引入风速修正模糊策略的方法。风速作为另一输入量，模糊逻辑进行修正。在同一模糊逻辑基础上，低风速下风机开启台数要较高风下开启台数多一些。结合工程实际，以通风控制系统为平台实现模糊控制策略。在iCentroView中央管理计算机上实现风机控制的优化，对现有的隧道通风平台进行了一定程度的功能提升。该方法对城市隧道通风控制这种城市发展过程中越来越多见的工程形式具有普遍的实践指导意义。
作者：	冯威
专业：	控制理论与控制工程
导师：	程大章
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学电子与信息工程学院
学位年度：	2007
正文语种：	中文