PID控制的泵供水系统仿真试验

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1、PID控制的泵供水系统仿真试验摘要：为了进行泵供水系统试验，通过建立泵供水系统基本结构和各环节的传递函数，组成系统动态结构图，在MATLABSimulink下进行仿真试验以观察系统输出响应。使用稳定边界法、根轨迹超前校正法和直接设置比例一积分一微分(PID)参数3种方法进行控制器设计。通过仿真观察泵供水系统的输出特性，比较并找出合适的控制器设计方法。通过仿真观察输出响应得到稳定边界法和根轨迹超前校正法不适合调节泵供水系统。而采用直接设置PID参数的方法。利用MATLAB的仿真集成环境Si咖link设置修改PID参数，选择其中一组较好的PID参数，使泵供水系统得到了满意

2、的输出响应。仿真结果为搭建试验平台提供了理论基础依据。关键词：泵供水系统；PID；MATLAB仿真；传递函数；输出响应SimulationofwatersuppIysystembasedonPIDcontroIAbstract：Inordertoimplementwatersupplysystemexperiments，thebasicstruetureofwatersupplysystemandcorrespondingmodulestransferfunctionswereestablishedtoconstitutedynamicblockdiagram．0ut

3、putresponseinmatlabsimulationintegratedenvironmentsimulinkwassimulated．Stableboundarymethod，leadcompensatorbasedonrootlocusmethodanddesigningPIDpara—metersmethodwereusedlodesignthecontmUer.Appropriateeontrollerdesignmethodwasfoundbyobsen，ingsystemoutputcharacteristic．Itwausconcludedthat

4、PIDstableboundarymethodandleadcompensatorbasedonrootlocusmethodarenotsuitabletoregulatewatersupplysystem；whereasthemethodofdesigIlingPIDparameterscandirectlymodifytheparametersinSimulinktofindasuitablesetofPIDparameterswhichgivesatisfyingoutputresponseofthesystem．Thesimulationresultspro

5、videtheoreticalbasisforbuildingexperimentalplatform．Keyword：watersupplysystemforpumps；PID；MATLABsimulation；transferfunction；outputresponse研究泵供水系统优化节能问题是供水领域的热点。供水系统通过变频控制达到节能目的。泵供水系统进行恒压变频或变压变频控制时[1,2]，都必须稳定运行并具有快速调节的能力，使输出水压快速稳定地达到给定值。若系统输出响应曲线满足性能指标并且系统的稳态性能良好，则泵供水系统可以进行现场试验。在泵供水系统试验之

6、前进行仿真试验是很重要的环节．目前相关研究都注重于系统优化调度的建模求解方法上[3,4]，关于泵供水系统的仿真相对较少。为此通过建立系统各环节传递函数和系统动态结构图，并设计控制器，对系统进行仿真。通过仿真选择合适的控制器，使泵供水系统可以快速调节、稳定运行，具有良好的稳态性能。1、泵供水系统结构的确定1.1　泵供水系统的结构泵供水系统的基本结构如图1所示。水压传感器检测的泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器的频率。变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值的允许误差范围内。1.2　泵供水系统各环节的传递函数变频器的传递函

7、数在工程实践中可设定为一个小惯性环节[5]，变频器环节可用以下传递函数描述[5]。式中：ω1为变频器输出角频率；U为变频器的输入电压；ω1(s)，U(s)分别为ω1，U的拉普拉斯变换；s为复变量；T为常数，一般为几十至几百；k为比例系数，k=ω1/U。异步电机的传递函数可以描述为[6]式中ω为转子角速度；ω(s)为ω的拉普拉斯变换；Td为常数，其中式中i为极对数；J为转动惯量；U10，ω10分别为定子电源的电压和角频率在静态工作点上的值；R2为折算到定子侧的转子电阻值；D为摩擦系数；Km为常数。水泵管道环节用下列传递函数描述[6]式中p为水压；p(s