基和模糊pid控制变频调速恒压供水控制系统论文

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1、山东大学硕士学位论文摘要水是人类生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能已成为时代特征的今天，我国由于水资源和电能短缺比较严重，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环用水等方面技术一直比较落后，而且自动化程度低．这主要是由于受陈旧的供水设备和输送管路的限制，在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，从而出现水压降低、水供不应求的现象．传统的解决办法是采用高位水箱、水塔和各种气压罐进行蓄水加压，依赖挡板和阀门的阻力调节水流量。这种靠水的势能或气压供水方式具有占地面积大、投资高、水泵电机频繁起动、耗电多、管网水压不稳、爆管现象频繁、水漏失严重等缺点；

2、不仅生活用水容易受到二次污染，而且水泵电机的频繁起动使设备故障率高，检修、维护也存在困难。因此如何利用有效的水源和电能保证各行各业正常供水，已是迫在眉睫。随着电子技术、交流调速技术的不断完善和计算机技术的迅速发展，变频调速方法在恒压供水控制系统得以应用，这不仅大大提高了系统的自动化程度，而且也有效地解决了上述问题，减少了能源浪费。本文主要针对中、大容量供水系统中，由于供水管网铺设复杂、弯管多、控制对象具有高阶次、大滞后、强耦合、非线性及参数时变的特点，难以利用有效的解析式数学模型进行闭环控制，以及多台水泵并联。运行时，水泵电机由变频电源供电向工频电源供电切

3、换过程中所产生的过电压过电流冲击这两个难题，提出了采用可调整修正因子模糊PID控制算法以及利用锁相环同步控制实现恒压供水系统的设计。该设计方案提高了变频调速恒压供水系统的稳定性、可靠性，以及多台水泵循环变频控制时变频电源向工频电源的同频率同相位无扰动平滑切换．在大力提倡节约能源的今天，研究这种高性能、经济型的恒压供水控制系统，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重要的现实意义。本文主要工作如下：1．首先对变频调速运行在供水系统的工作原理和节能原理进行了较为详细的综述；指出了中、大容量变频调速恒压供水系统存在的问题及山东大学硕士学位论文解决方案．在此基础上，提出

4、了变频调速恒压供水系统控制的设计方案。2．研究了恒压供水的控制算法，介绍了模糊控制的基本原理及存在的问题，提出了自调整修正因子模糊PID控制器的设计，建立了供水系统的近似模型，并对其进行仿真．通过仿真结果，说明了自调整修正因子模糊PID控制算法的优势．3．叙述了锁相环的基本原理，给出了锁相环的相位关系及其数学模型，并对锁相环的性能进行了分析，对参数进行了选择。给出了锁相环同步切换控制的原理图。4．介绍了基于单片机MSCl21l控制系统硬件电路的结构框图，对信号输入电路、压力检测电路、A／D转换电路，工频电网电压检测电路、信号输出电路等进行了设计，并介绍了硬

5、件电路设计中采取的抗干扰措施。5．设计了供水系统主程序流程图、串口中断通信服务程序流程图、LCD液晶显示模块、键盘操作模块及参数自调整修正因子模糊PID控制算法的软件设计。以模拟供水装置为控制对象进行调试，结果表明系统的结构、参数选择合理，实现了系统的无扰动平滑切换．最后，总结了本文的主要工作，指出了进一步的研究方向。本文的几个主要创新点是：1．供水系统的水压闭环控制采用模糊PID控制技术，实现恒压控制。2．采用同步锁相环切换技术，实现变频电源和工频电源的平稳切换。3．本文介绍的MSCl211单片机集成化程度高，简化了硬件电路的设计，提高了系统的可靠性。4

6、．采用一台变频器控制多台机组，节约了系统投资．关键词：恒压供水系统，变频调速，模糊PID控制，同步锁相切换Ⅱ、山东大学硕士学位论文ABSTRACTWaterisindispensabletoourdailylifeandproduction．Inmoderntimescharacterizedbywaterandenergyconservation，ourcountryislaggingbehindintechnologiesofmunicipalwatersupply，watersupplyforhighrises，andindustrialwaterr

7、ecycling．Thesituationisdeterioratedbysevereshortageofwaterandelectricityinourcountrycoupledwithlowdegreeofautomation．Inthepeakhoursofwaterusage，thewatersupplyusuallyfallsshortofdemand，resultinginlowhydraulicpressure，whichinturnworsenstheshortage．Traditionally，theproblemissolvedbyu

8、singtheelevatedcisterns，water-tow