恒压供水系统中的控制系统复杂多变,控制参数不精确。文献提出了一种自适应模糊PID控制器,它将PID控制和自适应模糊控制结合在恒压供水系统中。数的在线自整定,PID参数实时变化,Matlab仿真实验表明系统在当前过程中仍处于优化状态。
自适应模糊PID控制器应用于恒压供水系统,不仅可以提高系统的控制性能,还可以最大限度地降低供水系统的能量。压供水系统的控制系统复杂,不断发展,控制参数的测量不精确。文提出了PID控制和自适应模糊控制,自适应模糊PID控制器应用于恒压供水系统,借助在线PID参数,自动调整模糊PID参数,通过Matlab仿真实验系统在当前过程中进行实时修改始终处于最佳状态。压供水系统中使用的自适应模糊PID控制器不仅可以提高控制系统的性能,还可以提高最大节能供水系统:自适应模糊控制,PID控制,供水恒压系统仿真关键词:自适应模糊控制,PID控制,供水恒压分类号:TP273文献代码:A文章编号:1006-4311(2014)09-0021- 03引言随着生活质量的提高,人们对饮用水也有要求。
断改进,越来越多的压力供水系统已广泛应用于多层水和住宅高层和消防供水。代恒压供水系统主要由水泵,变频器和控制环节组成,控制系统复杂多变,控制参数齐全无法准确确定。为典型的非线性负载,泵在运行期间表现出转速和给定信号之间的滞后和高惯性特性。果使用传统的PID控制,则不能实现管道中的精确和恒定的压力控制,因为在系统运行期间不能可靠地调节PID参数并且响应速度相对较慢。于模糊控制不是基于数学模型,因此没有必要建立精确的过程模型。不仅将人们的经验转化为控制措施,而且还基于惯性大,时间可变,非线性和迟的对象保持良好的动态。对上述原因,本文提出了一种基于模糊控制系统与传统PID控制相结合的自适应模糊PID控制器。线PID参数自动调整允许实时更改PID参数,确保操作系统始终处于优化状态,这不仅可以提高系统控制性能,还可以实现节约供水系统的能源。适应PID模糊的概念是基于三个参数的Kp,Ki和PID控制器和所述偏差e和在操作过程中连续检测到的偏差的变化EC,速率的Kd和间模糊关系关系是事先确定的。糊PID方法自动改变在线控制器的PID参数。于参数可以自动调整,自适应模糊PID控制可以解决系统的非线性问题。于常规PID只能由一组固定的参数控制,因此将模糊推理引入控制系统,并根据PID的初始值调整调整参数,以提高动态性能。统的。
适应模糊PID控制器设计在供水系统的二级泵站建立恒压供水系统的数学模型。以将水泵从初始状态输送到管网的变速恒压控制系统分为零压力过程,压力在两个过程中增加。
零压力过程中,由于处理过的水通过水泵从清水箱送到管网,可以认为压力基本上保持在零,这是一个纯粹的过程。期,由于泵在压力增加期间逐渐填充所有的水管,压力增加并达到稳定,因此它是惯性的一流联系。此,泵管系统的数学模型可以等效于具有纯滞后的一阶惯性链路以及其他控制和检测链路(例如转换)的时间常数和滞后时间。统中的继电器控制和压力传感以及供水系统中的水的存在。延迟时间相比,压力上升或下降的时间常数可以忽略不计,从而获得供水系统的近似模型:G(s)= e其中:K – 总增益系统T–系统的惯性时间常数τ – 系统延迟时间必须使用离线开环反馈方法确定参数K,T和τ,具体方法在控制器以适当的幅度发出响应信号。
的速度指的是一定幅度,记录水压完全变化的过程,然后根据记录的输入和输出数据进行识别。系统的识别结果为K = 0.95,T = 9.8,τ= 2.55s,可以得到供水控制系统的近似模型:G(s )= e系统的总体结构图1结构是包括自学习功能的参数。义了模糊PID控制系统的图。
PID控制器可以通过自学习模糊控制器在线自行调整参数。动参数调整原则PID参数的自动调节是通过在系统操作中永久e和ec检测到查询的PID控制的三个参数和偏差e和EC偏差的变化之间的模糊关系然后根据模糊控制原理。三个参数在线修改,以满足不同e和ec控制参数的不同要求,最终控制对象具有良好的动静态性能。
糊PID控制系统的在图2中示出的原理的模糊控制器作为输入变化和输入偏差变化速率并校正输出ΔKp参数ΔKi,ΔKd。PID控制器提供的参数Kp,Ki,Kd可以根据公式1-3计算,其中K’p,K’K’d是预定值。
KP = K’pΔKp (1)=基ΔKiK’i存储起来 (2) 的Kd = K’dΔKd(3)的自动调整机构模糊参数可以与两个输入被视为三个模糊输入和单输出(如图2所示,输入量采用压差e和ec差值变化率,参数自动调节机构采用增量调节原理和输出变量的Kp,Ki和Kd。数的模糊自动调整机构的设置过程中如图3所示。糊控制的规则表模糊集合输入和输出变量的模糊控制器为E,EC,ΔKp,ΔKi,ΔKd并且下面的每个变量的语言值:{大负,负介质,负小,零,小,中,正},记为{NB ,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},隶属函数使用三角函数模糊蕴涵关系操作具有高灵敏度,使用最小算法(Mamdan),去模糊化使用重心法。据专家的经验,e和ec的值从(-0.5到 0.5)和模糊域到{-6,-5,-4,-3,-2,-1, 0,1,2,3。4,5,6}。ΔKp,ΔKi和ΔKd的基本域是(-0.3,0.3),模糊域是{-0.3,-0.25,-0.2,-0.15,-0, 1,-0.05,0,0.05,0.2,0.25,0.25,0.3},比例因子Ke等于12,量化因子Kec等于1 。于采用了模糊推理和实验校正模糊规则ΔKp,ΔKi,ΔKd在表1中呈现 – 表3.用于控制规则IF THEN EiAND ECI Kp为UI(I = 1,2,… .. 49),他的模糊暗示使用最小方法uU’(KP)= uE(e)u(ec)u(KP);模糊合成使用最大的方法,也就是,最后的结论U“是由合成获得,…,因为该规则是UU(KP)= U(KP)U(KP) ……∨u(KP);其值可以由模糊输出U’的重心确定。{Ei,ECi} P =其中u(K)(j = 1,2,… 49)是KP的成员资格。似地,可以获得输出KI,KD。
KP = KP0 {EI,ECI} ICP = KI0 {EI,恒温阀芯ECI} IKD = KD0 {EI,ECI}当{EI,ECI} p {EI,ECI} I {EI,ECI} d是d模糊推理结果是参数的校正量。KP0,KI0和KD0定义参数的初始值。产品实验模拟可以模拟三种泵供水,两个真空泵和两个泵recul.Les的模拟结果如下:图4示出了系统响应曲线使用算法传统的PID定时控制,图5显示了模糊的PID定时控制。法下系统的响应曲线。较两种仿真结果,模糊PID方法比传统的PID性能具有更好的同步性能和更好的抗干扰能力。论根据在一个恒定的压力系统中的供水水泵控制的特性,自适应模糊PID控制器适于:模糊推理控制是在管线压力的大的偏差范围通过。PID参数根据e和ec进行调整,PID精度控制输出用于压力偏差范围,结合了模糊控制和PID控制的优点。真结果表明,自适应模糊PID控制器具有以下特点:动态性能好,精度高,在稳定状态和巨大的适应参数变化。
制器模型规则清晰,实时计算工作量减少。压供水可以完全取代现有的恒压供水装置,大大提高了恒压供水系统中管道的恒压,节约了能源。常明显,这是非常受欢迎和适用的。
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