模糊PID控制在泵站高效运行中的分析邮局订阅号：82-946360元/年技术创新控制系统《PLC技术应用200例》您的论文得到两院院士关注模糊PID控制在泵站高效运行中的分析Theanalysisofparameterself-tunningfuzzyPIDcontrolinpumpingstationenergysaving(上海理工大学)王斐张生WANGFeiZHANGSheng摘要:高效的水泵运行方式是使蓄水池的水位始终维持一个比较高的状态,保持充足的流量可以使水泵始终工作在高效点附近。本文将探讨在使用固定转速水泵泵站利用稳定高水位方法维持水泵高效运行的可行性以及实现水位稳定的控制算法。关键词:节能;高效工作;模糊自适应整定PID控制:TP273文献标识码:AAbstract:withthewaterleveloftankmaintainatahighlevelpumpcanworkingatahighefficiencypoint.Thismainlydis-cussedaboutthealgorithmofhowtomaintainingthewaterlevelwherethefixed-speedpumpwasemployed.Keywords:energysaving;highefficiencyworking;parameterself-tunningfuzzyPIDcontrol:1008-0570(2010)05-1-0081-021引言在一处泵站的水泵选型工作中要考虑到当地的管路特性,管路特性曲线与水泵工作曲线的交叉点是水泵的工作状态,一般来说在设计时,水泵的高效点是在最大流量点附近。因此污水泵站中水泵节能的一个方法便是使水泵尽量工作在流量充足的情况下。如果按照目前大部分泵站的水泵的工作方式(有不少泵站还采取人工开泵的方式),即有污水入池并达到一定标准便开泵直至水位降低至某一程度,不能保证水泵一直工作在高效点。为了克服以上不够经济的情况,可以对水泵的工作模式进行修正。根据伯努利方程(1-1)式中:表示单位重量流体的位能,表示单位质量流体的压力能,表示单位质量流体的动能,为管路总损失,为单位重量流体通过泵获得的能量。由式(1-1)可见,当等式左边压力能增加,在同等深度处,等式右边的项会增加,也就是流速增大,即意味着流量的增加,当然这又会使管路损失有一点增加,但是不会完全抵消流量的增加。可见如果采用维持蓄水池高液位时开泵的工作方式,能使水泵稳定工作在最大流量状态下,而水泵的选型安装就是按照最大流量状态为最高效率点左右的原则进行的,这样工作方式可以维持水泵的高效率。2蓄水池的建模假设污水不断流入蓄水池,进水量为,假设在水位为最高时单台泵的排水量为,则有:(2-1)其中A为蓄水池底面积,n为开启的水泵台数根据实际经验,流量与液位高度一般有的关系,为一常数,同泵的功率,转速等有关。假设在某一个液位附近(假设为)变化不大,为了避免分析的困难,可以将的表达式线性化为:(2-2)所以,式(2-1)变为:(2-3)传递函数为(2-4)3模糊自适应整定PID控制系统模糊自适应整定PID控制系统是由一个模糊自调整机构和一个标准PID控制器组成。根据输入信号偏差e的大小、方向以及变化趋势等特征,通过模糊推理做出相应决策,在线调整P、I、D参数修正值、、以适应对象模型的参数变化和工作条件变化。由于污水泵站具有来水量不规则,滞后,以及输水管网工作曲线与水泵效率曲线的耦合关系使得系统模型参数会发生变化等特点,自调整模糊PID控制是非常合适的,我们先使用MATLAB进行系统设计。图13.1确定隶属度函数以误差和误差变化率为输入,、、为输出。取输入、和输出、、的模糊子集为{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},其论域为[-3,3],量化等级为王斐{-3,-2,-1,0,1,2,3}。:硕士研究生QIQOeecá??á??á??eecá??á??á??-81-技术创新《微计算机信息》(测控自动化)2010年第26卷第5-1期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》控制系统设e,ec和,,均服从正态分布,因此可得出模糊子集的隶属度,根据各模糊子集的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型,应用模糊合成推理设计PID参数的模糊矩阵表,查出修正参数代入下式计算:,,为了方便计算,输入量、,输出量、、隶属度函数为三角形3.2确定控制规则表以为例:的控制规则表因为泵的开启和关闭对于系统的输入而言是阶跃信号,所以几乎不可能严格的保持水位不变化(除非进水量正好等于所运行中的水泵的排水量),所以蓄水池水位的变换应当是在设定的水位附近呈涨落式变化。仿真:假设模型为将控制方式改为如下:设定某一液位值,每一周期PLC通过液位计获得与设定液位的偏...