基于模糊PID控制的变频调速恒压供水系统.pdf

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1、自动化DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2015．01．027基于模糊PID控制的变频调速恒压供水系统唐莎(清远市技师学院，广东清远511517)摘要：介绍一种模糊控制和PID相结合的方法控制恒压供水，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度，在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。关键词：流量；压力；Fuzzy控制；PID控制中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1009—9492f2015)O1—0098—03VariableFrequencySpeedConstantPressureWaterSupplySyst

2、emBasedonFuzzyPIDControlTANGSha(QingyuanTechnicianCollege，Qingyuan511517，China)Abstract：ThispaperintroducesthecontrolconstantpressurewatersupplyamethodofcombinationoffuzzycontrolandPID，theuseoffuzzycontrolinthepressurefluctuations，toacceleratetheresponsespeed，usingPIDinthepressur

3、erangeissmalltomaintainstaticaccuracy·Keywords：flow；pressure；fuzzycontrol；PIDcontrol近年来，基于PID和PLC的变频调速恒压供2恒压供水系统组成和工作原理水技术得到广泛应用，被认为是一种理想的供水恒压供水系统由PLC、变频器、压力变送方式，但恒压供水系统的特点是非线性、大惯器、接触器组和水泵机组等组成，如图1所示，性，仅使用基于PID控制的变频调速供水时，存本系统具备同时控制两台水泵的功能，根据不同在不同程度的超调或震荡现象，基于此本文提出场合需求，可以采取两台水泵同时运

4、行，一台水了一种基于模糊控制和PID相结合的方法。泵运行一台备用，定时换泵等多种工作方式。1恒压供水系统控制对象恒压供水系统最根本的控制对象是流量，在实际生活中，不同季节、不同时间用水流量是变化的，难以具体测量，考虑到在动态情况下，管道中水压的大小与供水能力(由供水流量Q表示)和用水需求(由用水流量Q表示)之间的平衡情况有关。若供水能力Q>用水需求Q，则压力上升；若供水能力Q<用水需求Q，则压力下降；若供水能力Q用水需求Q，则压力不变。由此可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体反映在压力的变化上，从而压力就成为用来控制图1恒压供水系统组成流量大小的参变量

5、。收稿日期：2014—07—15[二]Ⅱ誓唐莎：基于模糊PID控制的变频调速恒压供水系统恒压供水系统工作原理为：压力传感器周期性的采集管网压力，并将管网压力传送给PLC进行信号处理、模糊算法运算控制等，其结果作为变频器的总给定，用以改变供水流量和压力控制。具体来说，当供水压力小于给定压力时，变频器输出频率升高，电机转速加快，供水压力升高；反之变频器频率降低，电机转速减小，供水压力降低，如此多次调整，直到偏差为零，保持图2模糊一PID控制供水压力恒定。3控制器的设计0，一1，一2，一3，一4，一5，一6]表示女口图3，针对在恒压供水系统中，供水压力是通过变

6、频器变频器最多提供15段速，可设置15个频率值，选的输出频率控制来实现的，确定供水压力和输出取输出变量论域范围为[+7，+6，+5，+4，频率的关系式设计控制策略的基础，供水系统一+3，+2，+1，O，一1，一2，一3，一4，一5，一6，一7j般用户较多且用水时间不确定，管网水压波动较共l5个值与之对应，其相应的隶属函数表示如大，难以建立精确的数学模型，而模糊控制直接图4采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关—●一PB一●一·pB专家的知识，不需要建立被控对—■一pM—■一P】—●一P8—●一PS象的精确数学模型。本系统采用—一ZE·一

7、ZE模糊一PID控制，其控制模型如图—÷*一N8—◆一l—一NS2所示。-6-5-4-3·lOl23456—+-NB·5·2—10123456-4)-NM控制策略选择的基本原则是：PLC通过采样获取用户管网图3误差e、误差变化率△e模糊隶属函数水压的精确值，然后将次量与给定值比较得到误差信号e，根据误差信号e，在大误差范围内，采用Fuzzy控制，以提高动态响应速度，增强自适应能力，在小误差范围内，采用PID控制，以提高动态响应速度，增强自适应能力消除静态误差，提高控制精度。3．1Fuzzy控制图4输出变量隶属函数一般的模糊控制系统中，通常采用二维模糊控制

8、器结构形式，选取系统误差控制规则用语言描述如下：若压力低于给定信号压力差e和误差