恒压供水控制系统自适应模糊pid控制器设计和仿真

《恒压供水控制系统自适应模糊pid控制器设计和仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、恒压供水控制系统自适应模糊PID控制器设计和仿真　　摘要：恒压供水系统中控制系统复杂多变，控制参数测定不精确；文章提出了把PID控制与自适应模糊控制结合在一起的一种自适应模糊PID控制器应用恒压供水系统中，借助于PID参数的在线模糊自整定，实时修改PID参数，通过Matlab仿真实验发现系统在运行过程中始终处于优化状态。自适应模糊PID控制器在恒压供水系统中的应用既可以提高系统控制性能，又能最大限度地节约供水系统能源。Abstract：Thecontrolsystemofconstantpressurewatersupplysystemiscom

2、plexandchangeful，andthecontrolparametersmeasurementisnotaccurate.ThepaperputsforwardaPIDcontrolandadaptivefuzzycontrolwithanadaptivefuzzyPIDcontrollerapplicationforconstantpressurewatersupplysystem，withthehelpofPIDparameterson-lineself-tuningfuzzyPIDparameters，real-timemodifi

3、cation，throughMatlabsimulationexperimentsysteminintherunningprocessisalwaysinoptimalcondition.AdaptivefuzzyPIDcontroller8usedinconstant-pressurewatersupplysystemcannotonlyimprovetheperformanceofthecontrolsystem，andthemaximumenergysavingwatersupplysystem.关键词：自适应模糊控制；PID控制；恒压供水

4、；系统仿真Keywords：adaptivefuzzycontrol；PIDcontrol；constantpressurewatersupply；systemsimulation中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）09-0021-030引言随着生活品质的提高，人们对生活饮用水的要求也在不断地提高，恒压供水系统在多层及高层住宅用水和消防供水中得到了越来越广泛地应用。现代的恒压供水系统主要由水泵、变频器及调节环节构成，整个控制系统控制复杂多变，控制参数一般不能精确测定。水泵作为一种典型的非线性负载，在运行的过

5、程中其旋转的速度与给定的信号之间具有滞后、惯性较大的特点。8如果采用常规的PID控制，在系统运行过程中因为不能可靠地调整PID参数而无法实现管道压力精确恒定控制，而且响应速度比较慢。由于模糊控制不会过分依赖数学模型，因此，不需建立精确的过程模型。由于其不仅可以将人们的经验转化为控制措施，还会根据那些时变的、非线性的和滞后的大惯性对象而保持良好的动态特性。本文针对上述原因提出了模糊控制系统与传统PID控制相结合而设计了一种自适应模糊PID控制器。通过PID参数的在线模糊自整定能够对PID参数进行实时修改，从而确保了运行过程中的系统始终处于优化状态，

6、不仅提高了系统的控制性能，还能够最大限度的节约供水系统能源。1自适应模糊PID的概念根据PID控制器的Kp、Ki、Kd的三个参数与偏差e、偏差的变化率ec之间的模糊关系，在运行时不断检测e及ec，通过事先确定的关系，利用模糊推理的方法，在线自动修改控制器PID参数。因为参数可自动调整，所以自适应模糊PID控制能解决系统的非线性问题。由于常规PID只能够利用一组固定的参数进行控制，因此，将模糊推理引入控制系统并在PID初值的基础上通过增加修正参数进行整定，从而对系统的动态性能进行改善。2自适应模糊PID控制器设计2.1恒压供水系统数学模型的建立8在

7、供水系统的二级泵房中，可以将水泵从初始状态开始向管网供水的变频调速恒压控制系统分为零压过程和压力上升两个过程。在零压过程中，由于经处理的水由水泵从清水池送到管网中，因此可认为压力基本保持零，属于纯滞后过程；由于在压力上升过程中，水泵逐渐用水充满整个管理，从而压力不断增加并达到稳定，因此是一个具有惯性的一阶环节。因此，可将水泵管道系统的数学模型等效为带有纯滞后环节的一阶惯性环节，而系统中继电器控制转换、压力检测等其他控制和检测环节的时间常数和滞后时间与供水系统中水压上升或下降的时间常数和滞后时间相比可以忽略不计，由此得到供水系统的近似模型：G（s）

8、=■e■式中：K——系统的总增益T——系统的惯性时间常数τ——系统的滞后时间需要采用离线开环阶跃响应的方法确定参数K、T、τ，其具体方法