基于模糊PID控制的變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng).pdf

1、水是人類生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能已成為 時(shí)代特征的今天，我國(guó)由于水資源和電能短缺比較嚴(yán)重，長(zhǎng)期以來在市 政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)用水等方面技術(shù)一直比較落后，而且自動(dòng)化程度低。這主要是由于受陳舊的供水設(shè)備和輸送管路的限制，在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，從而出現(xiàn)水壓降低、水供 不應(yīng)求的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的解決辦法是采用高位水箱、水塔和各種氣壓罐進(jìn) 行蓄水加壓，依賴擋板和閥門的阻力調(diào)節(jié)水流量。這種靠水的

2、勢(shì)能或氣 壓供水方式具有占地面積大、投資高、水泵電機(jī)頻繁起動(dòng)、耗電多、管．網(wǎng)水壓不穩(wěn)、爆管現(xiàn)象頻繁、水漏失嚴(yán)重等缺點(diǎn)；不僅生活用水容易受 到二次污染，而且水泵電機(jī)的頻繁起動(dòng)使設(shè)備故障率高，檢修、維護(hù)也 存在困難。因此如何利用有效的水源和電能保證各行各業(yè)正常供水，已 是迫在眉睫。 隨著電子技術(shù)、交流調(diào)速技術(shù)的不斷完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速方法在恒壓供水控制系統(tǒng)得以應(yīng)用，這不僅大大提高了系統(tǒng)的 自動(dòng)化程度，而且也

3、有效地解決了上述問題，減少了能源浪費(fèi)。 本文主要針對(duì)中、大容量供水系統(tǒng)中，由于供水管網(wǎng)鋪設(shè)復(fù)雜、彎 管多、控制對(duì)象具有高階次、大滯后、強(qiáng)耦合、非線性及參數(shù)時(shí)變的特 點(diǎn)，難以利用有效的解析式數(shù)學(xué)模型進(jìn)行閉環(huán)控制，以及多臺(tái)水泵并聯(lián) 運(yùn)行時(shí)，水泵電機(jī)由變頻電源供電向工頻電源供電切換過程中所產(chǎn)生的 過電壓過電流沖擊這兩個(gè)難題，提出了采用可調(diào)整修正因子模糊PID控制 算法以及利用鎖相環(huán)同步控制實(shí)現(xiàn)恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)方案提

4、 高了變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，以及多臺(tái)水泵循環(huán)變頻 控制時(shí)變頻電源向工頻電源的同頻率同相位無擾動(dòng)平滑切換。在大力提 倡節(jié)約能源的今天，研究這種高性能、經(jīng)濟(jì)型的恒壓供水控制系統(tǒng)，對(duì) 于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低能耗具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要工作如下： 1．首先對(duì)變頻調(diào)速運(yùn)行在供水系統(tǒng)的工作原理和節(jié)能原理進(jìn)行了較 為詳細(xì)的綜述；指出了中、大容量變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)存在的問題及解決方案。在此基礎(chǔ)上，提出了變頻調(diào)速

5、恒壓供水系統(tǒng)控制的設(shè)計(jì)方案。 2．研究了恒壓供水的控制算法，介紹了模糊控制的基本原理及存在的問題，提出了自調(diào)整修正因子模糊PID控制器的設(shè)計(jì)，建立了供水系統(tǒng)的近似模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真。通過仿真結(jié)果，說明了自調(diào)整修正因子模糊PID控制算法的優(yōu)勢(shì)。 3．?dāng)⑹隽随i相環(huán)的基本原理，給出了鎖相環(huán)的相位關(guān)系及其數(shù)學(xué)模型，并對(duì)鎖相環(huán)的性能進(jìn)行了分析，對(duì)參數(shù)進(jìn)行了選擇。給出了鎖相環(huán)同步切換控制的原理圖。 4．介紹了基于單片機(jī)MSC

6、1211控制系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)框圖，對(duì)信號(hào)輸入電路、壓力檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、工頻電網(wǎng)電壓檢測(cè)電路、信號(hào)輸出電路等進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并介紹了硬件電路設(shè)計(jì)中采取的抗干擾措施。 5．設(shè)計(jì)了供水系統(tǒng)主程序流程圖、串口中斷通信服務(wù)程序流程圖、LCD液晶顯示模塊、鍵盤操作模塊及參數(shù)自調(diào)整修正因子模糊PID控制算法的軟件設(shè)計(jì)。以模擬供水裝置為控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)試，結(jié)果表明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)選擇合理，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的無擾動(dòng)平滑切換。 最后，總結(jié)了