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2．3．2 积分分离PID控制算法
在该系统中，如果e偏离较大，系统在启动、停止或大幅度调节时，由于积分项的作用，会出现饱和和较大的超调量。为了消除上述现象，可以采用积分分离算法，将PID和PD结合起来，在误差比较大，超过某一规定值时，取消积分，只用PD控制，改善系统的动态特性；在误差比较小时，采用PID控制，保持稳态特性。
积分分离的PID算法为：

2．3．3 积分分离PID控制算法参数设定
在变频控制系统中，使用合适的KP，KI，KD，KE等参数，可以达到优质的控制效果。该工程中确定参数的方法是在实际中使用经验法来确定PID控制器的最优参数。先根据经验给定参数值，然后闭环运行观察系统的响应情况，根据响应情况反复调整参数，直到得到满意的结果为止。
2．4 控制流程
系统软件使用C语言编写，使用模块化编程，采用了中断模式的程序结构，有效地提高了系统的效率。系统软件控制流程图如图5所示。

3 抗干扰设计
监控系统的工作环境往往是十分恶劣的，在运行时会受到来自系统内部和外部的干扰。嵌入式系统在比较复杂的情况下，会出现测量不准，控制错误，状态混乱，死机等情况。而矿井主扇风机是否正常运行，关系着矿山生产的安全，因此要保证监控系统的可靠安全运行，抗干扰设计是必不可少的。
3．1 硬件抗干扰设计
在硬件方面，使用通过EMC认证的电源模块给系统供电。在PCB制作时，要严格按照PCB抗干扰设计的原则，布线时尽量减少回路面积，减少回路噪声；电源线和地线尽量粗，除减少压降外，还可以降低耦合噪声。信号采集模块输入以及开关量输入／输出时需要添加光电耦合隔离器，切断两个电路之间的电气联系。
3．2 软件抗干扰设计
在软件方面，使用软件看门狗技术、软件陷阱技术，以及数字滤波技术。ARM9系统中自带看门狗定时器，当看门狗定时器溢出时，在中断子程序中使用跳转指令，跳转到错误处理程序，从而实现对“跑飞”程序的引导。在应用程序中插入软件陷阱程序，当CPU正常运行时，不会执行软件陷阱程序段，当系统受到干扰“跑飞”的时候，由于程序计数器PC值错误，落入了软件陷阱程序，软件陷阱程序就将程序引导到正确的程序地址。在程序关键的地方加入“NOP”指令，增强陷阱程序的捕捉能力。在采样温度、风压等环境参数时，由于电信号和磁场环境的干扰，采样值与实际值之间容易出现较大的偏差，该系统中使用防脉冲平均值滤波法。每次采样时，采样N(N>6)个值，去掉采样值的最大值和最小值，再将剩下的N-2个值取平均，得到的值作为最终采样值输入。这样，就可以有效地消除脉冲干扰。

4 结语
安全生产是矿山工业永恒的主题，主扇风机作为保证矿山安全生产的重要设备，必须保证连续运行。而工作状态监控系统是保障主扇风机连续运行的重要手段，本文根据国内矿山工业主扇风机的使用状况，研究设计了一种基于ARM9的矿井主扇风机监控系统。系统可对轴温、风压、供电电压、供电电流等多种与主扇风机运行状况相关的参数进行实时监测记录，通过积分分离PID算法，使变频器对矿井风压进行自适应控制，同时通过RS485与上位机通信，实现远程控制。该设计有效地解决了目前国内大多数风机控制不能根据实际情况自动调整排风量，需要24小时人工值守，耗能大，可靠性和实时性差等问题，具有一定的实用性和推广性。

关键词： 监控系统 设计 风机 矿井 ARM9 适应 基于