【硕士论文】模糊控制技术在变频调速恒压供水系统中的应用研究.pdf

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1、辽宁工程技术大学硕士学位论文模糊控制技术在变频调速恒压供水系统中的应用研究姓名：赵宝永申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：付兴武20031201摘要本文将模糊控制技术应用于供水系统，设计出自调整修正因子Fuz巧～PID控制器，克服了传统PID控制设计中的参数调整困难的问题。Fuzzy--PID控制是在大误差范围内采用模糊控制，以提高动态响应速度；在小误差范围内采用PID控制，引入积分控制作用以消除静态误差，提高控制精度。本设计通过变频调速实现恒水压控制。该系统取代了高位水塔和直接水泵加压等传统供水方式，具有明显的节能效果和稳定的控制性能。本系统具有技术先进、可靠

2、性高、实用性强、价格较低、节能降耗等诸多优点，具有广泛的推广价值和市场前景。关键词：模糊控制变频调速恒压供水AbstractFuzzycontroltheoryisappliedtothewatersupplysysteminthispaper．ThedesignofFuzzy—PIDcontrollerofadjustingthefactorofrevisingbyoneselfisintroduced，whichcarlsolvetheproblemexistingintheparameteradjustmentintheCOUrsesofthetraditionalPID

3、control，Thewatersupplywithconstantpressureisobtainedbyspeed_丘equencyvariable．Thesystemcanreplacethetraditionalwatersupplymodeperformedbyaperchwatertowerandwaterpump，whicheffectuatesthedirectwaterpressure．Theapplicationhasprovedtobeveryeffectiveforsavingonenergyandcontrolperformanceisstable．K

4、eywords：fuzzycontrol，speed-矗equencyvariable，constantwatersupply辽宁工程技术大学硕士学位论文1绪论古典控制理论和现代控制理论已经在控制过程中取得了巨大的成功，其原理及应用都是建立在精确的数学模型之上。然而，在许多控制中，控制对象的数学模型很难甚至根本不能建立。例如，由于受供水系统控制过程非线性和大滞后特性、用户用水量以及值班人员管理经验的影响，无法建立管网水压的数学模型，因此用常规的控制方法很难使水压保持恒定。不过，模糊控制能够解决类似的控制问题，无需建立数学模型。英国人E．H．Mamdani最先提出控制思想，197

5、4年付之于实验。先是采用监督式的BAYES学习系统。随即引用Zadeh的模糊理论，实现了对锅炉的模糊控制，效果很好。如今模糊控制已应用到许多方面，如交通控制，各种家电的控制等，甚至已经与微电子相结合制作成各种模糊IC卡，用于各种控制系统。日本在模糊控制应用方面取得了显著成绩，已研制了不少模糊控制产品，其中有自动聚焦照相机、视频摄录机、电动扶梯及新一代家电产品。虽然模糊控制具有许多传统控制方法无法比拟的优点，如不需建立数学模型，符合人们思维特点以及良好的动态性能，但是也有其自身的局限性。比如，模糊控制恒压供水系统的静态性能较差。主要是因为，通常的模糊控制器以误差和误差变化作为输入

6、，具有相似于比例微分控制的作用，1丽缺少积分控制的作用，导致模糊控制的静态性能较差。在线性控制理论之中，积分控制的作用是消除静态误差，但动态响应慢；比例控制的作用是提高动态响应速度：比例积分控制的作用是既能获得较高的静态精度，又具有较快的动态响应。因此把PID控制引入模糊控制中组成Fuzzy—PID复合控制。是改善模糊控制静态性能的一条途径。采用FuzzY—PID复合控制，可以改善FuzzY控制的静态性能，提高Fuzzy控制精度。Fuzzy—PID控制是在大误差范围内采用模糊控制，以提高动态响应速度；在小误差范围内采用PID控制，引入积分控制作用以消除静态误差，提高控制精度。虽

7、然Fuzzy—PID控制改善了静态精度，但因其控制规则固定不变，豇宁工程技术大学硕士学位论文这就很难满足系统在不同状态下的要求，影响了控制效果。因此，本文提出了一种Fuzzy—PID控制器，引入自调整修正因子以增强控制系统的自适应能力，构成自调整修正因子Fuzzy—PID控制器。并针对供水系统大滞后和惯性的特点以及水厂面临的实际问题(电流过大、水压不稳等)把自调整修正因子Fuzzy—PID控制引入供水系统，以期达到满意的控制效果。该系统具有水压恒定，节能以及安全可靠等优点。一般城市管网的水压