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1、2011年1月郑州大学学报(工学版)Jan2011第32卷第1期JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Vol32No1文章编号:1671-6833(2011)01-0085-04城市恒压变频供水系统的一种智能优化控制策略112冯冬青,孔祥伟,许仿(1.郑州大学电气工程学院,河南郑州4500012.河南省电子规划研究院有限责任公司,河南郑州450008)摘要:城市恒压变频供水系统具有纯滞后时间长、扰动量多的特点,常规PID控制很难达到理想的控制效果.为此设计了一种遗传算法优化的模糊PID
2、复合控制策略,融合了模糊控制适应性强和PID控制调节精度高的特点,同时利用遗传算法对模糊控制规则和PID参数进行全局优化,使其更好地适应供水系统的实际需求.仿真结果表明,基于此控制策略的恒压变频供水系统的控制品质有了较大的改善和提高.关键词:变频恒压供水系统;模糊控制;遗传算法;PID控制中图分类号:TP273文献标志码:A利用变频器来调节水泵电机转速,同时可以根据0引言用水量的变化控制水泵机组的增泵或减泵,当用随着社会经济的快速发展,人们对供水质量户用水量发生变化时,维持管网水压基本恒定以和供水系统可靠性的要求不断提高,再加上国内满足用水要求.这样既可满足
3、所有用户的需求,又的电力短缺现状,利用先进的电气技术、自动控制不致使水泵电机空转,减少了电能的浪费.同时可技术来设计高性能、低能耗、能适应不同领域的恒以根据不同时段用水需求的差异状况来设定不同压供水系统已经迫在眉睫.目前城市恒压变频供的压力值,在宏观范围内实现变压控制,最大限度水系统普遍采用的是传统的PID控制,但是对于的减少能耗.高楼层用户及对供水质量要求较高的工厂来说,PID控制常常在稳定运行期存在供水压力偏差、抗干扰能力差、调节时间长等不足,造成供水等待时间过长,增加供水管道的损耗从而加大爆管的[1-2]几率,并且不利于节能减耗.因此有必要研究新型的恒压变频供
4、水系统的智能控制策略,用于改善恒压变频供水系统的供水质量.1城市恒压变频供水系统图1系统运行工艺流程图城市恒压变频供水系统基本流程如图1所Fig.1Processofsystem示,系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力[3]传感器和其他控制器件组成.目前PID控制仍然是绝大部分的恒压变频供恒压变频供水系统将安装在用户供水管前端水系统的首选控制方式.PID控制器结构简单,容的压力仪表采集的用户端压力信号实时反馈给可易通过硬件和软件方式实现、工作稳定、控制精度编程控制器(PLC),PLC将反馈的用户端压力信高、鲁棒性较强,但是PID控制存在调节时间过号与
5、已设定压力值进行比较,然后通过内部控制长、抗扰动能力差等缺点.特别是对于城市二次供算法产生控制量去实时控制变频器的输出频率,水这样的大时滞、水泵运行状态切换频繁、难以确收稿日期:2010-08-07;修订日期:2010-10-19基金项目:国家自然科学基金资助项目(60774059)作者简介:冯冬青(1958-),男,广东佛山人,郑州大学教授,博士,主要研究方向为智能控制理论与应用.Emai:ldqfeng@zzu.edu.cn.86郑州大学学报(工学版)2011年[4]定数学模型的复杂控制系统,常规的PID控制表1恒压变频供水系统模糊控制规则表器
6、难以保证系统在任何工况条件下始终具有良好Tab.1Tableofcontrolregulation的控制性能,并且可能会降低供水系统的可靠性.ECUPBPMPSZONSNMNB2恒压变频供水系统的模糊控制策略PBPBPBPBPBPMZOZO模糊控制(FuzzyControl)是建立在人类思维PMPBPBPBPBPMZOZO模糊性的基础上的一种不依赖于被控对象精确数PSPMPMPMPMZONSNSEZOPMPMPSZONSNMNM学模型的专家控制方式.模糊控制仿照人脑的推NSPSPSZONMNMNMNM理过程,将操作者的经验总结成若干条模糊控制NMZOZONMNB
7、NBNBNB规则,控制规则经过模糊处理存储在计算机中,计NBZOZONMNBNBNBNB算机根据推理规则确定推理法则,并根据信息按照控制规则和推理法则做出相应的模糊决策,完模糊控制突出的优点是对不同过程控制的适成控制动作.应性强,调节时间短、具有很强的鲁棒性,而且结图2为变频恒压供水系统模糊控制流程图,构简单、易于实现.但是,单纯采用模糊控制的恒系统将压力仪表反馈回的用户端压力信号与设定压变频供水系统的静态性能较差,可能导致实际的压力值进行比较,选用压力偏差E和压力偏差压力达不到设定值.这主要是因为,通常的模糊控变化率EC作为输入量.首先对E和EC进行模糊制
