[發(fā)明專利]一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310410410.9
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103485386A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 李峰平;彭志輝;趙軍平;周余慶;薛偉;胡雪林
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學
• 主分類號: E03B1/00
• 分類號: E03B1/00
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 程春生

1.一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）以采樣周期Ts為間隔對供水系統(tǒng)管網(wǎng)的水壓值進行采樣，將第一次采樣值標記為p(1)；標記當前采樣次數(shù)為k；

定義壓力誤差e(k)＝P_set-p(k)；其中，e(i)|_i＜＝0＝0；P_set為預先設定的水壓值；p(k)為采樣次數(shù)為k時的壓力值，f(k)為采樣次數(shù)為k時逆變電路的輸出頻率值；f(i)|_i＜＝0＝0；

令k=1；

（2）由恒壓PID控制算法求出t＝kT_s時刻逆變電路的輸出頻率值f(k)＝f(k-1)+K_pe(k)+K_ie(k-1)+K_pe(k-2)；

其中，e(k-1)、f(k-1)分別為t＝(k-1)T_s時刻的壓力誤差和逆變電路的輸出頻率；e(k-2)為t＝(k-2)T_s時刻的壓力誤差；

K_p、K_i和K_d分別為預先設定的PID算法中的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)；

更新變量，令e(k-2)＝e(k-1)，e(k-1)＝e(k)，f(k-1)＝f(k)；

（3）建立由M個元素構(gòu)成的水壓值數(shù)組{p(ψ)}和逆變電路的輸出頻率數(shù)組{f(ψ)}；其中ψ＝{k-M+1,k-M+2,...k}，M為預先設定的大于1的正整數(shù)；p(ψ)|_ψ＜＝0＝0，f(ψ)|_ψ＜＝0＝0；

（4）判斷供水系統(tǒng)是否處于穩(wěn)定恒壓供水狀態(tài)，如果是，進入步驟（5）；否則，進入步驟(6)；

（5）求解逆變電路輸出頻率的平均值進入步驟(8)；

（6）判斷是否滿足如果滿足，轉(zhuǎn)入步驟（16）；否則，進入步驟(7)；

（7）控制當前運行的水泵電機M_j停止運行；同時，控制功率大一級的水泵電機M_j+1工作，轉(zhuǎn)入步驟（16）；

（8）標記當前時刻為t=0時刻，給輸出頻率一個固定的任意擾動ΔF；

（9）定義為t＝mT_s時刻的軸輸出功率估計值；其中m＝1,2,…,N，T_d為預先定義的觀測時間長度；令其中為任意設定的軸輸出功率估計值的初始值；

令m=1，第二級最小差Δ(min)＝0，第二級最大差Δ(max)＝1，分辨系數(shù)γ＝0.5；

（10）判斷mT_s＞T_d是否成立，如果成立，則轉(zhuǎn)入步驟（16）；否則，在t＝mT_s時刻，采樣管網(wǎng)壓力值p(m)；得到Δp(m)＝p(m)-P_set；

（11）判斷是否成立；如果不成立，轉(zhuǎn)入步驟（16）；否則，將估計值及P_set、ΔF、T_b、ρ、g、P_b、V_b、T和t＝mT_s代入公式Δpg(m)Pset=(2F‾×ΔF+ΔF2)F‾2(1-e-Poutg[m]TbρgPbVbT),]]>求出壓力波動估計值Δp^g(m)；

其中，P_b為供水系統(tǒng)氣壓罐額定壓力值,V_b為供水系統(tǒng)氣壓罐氣室額定體積,T_b為供水系統(tǒng)氣壓罐額定溫度；T為環(huán)境溫度，ρ為液體密度；g為重力加速度；

（12）將Δp(m)作為參考序列，Δp^g(m)作為比較序列，并對Δp(m)、Δp^g(m)進行歸一化處理得到相應的歸一化序列Δp₁(m)和

（13）計算誤差序列Δ0(m)=||Δp1(m)-Δp1g(m)||,]]>求解Δp₁(m)、的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ0(m)=Δ(min)+γΔ(max)Δ0(m)+γΔ(max);]]>

（14）求解關(guān)聯(lián)度r=110Σψ=m-10+1mξ0(ψ),]]>其中ξ₀(ψ)|_ψ＜＝0＝0；

判斷r＞＝0.95是否成立；如果成立，進入步驟(15)；否則，更新變量，令m＝m+1；Poutg[m]=Poutg[m-1]+1rsgn(Δp[(m-1)]-Δpg[(m-1)]),]]>轉(zhuǎn)入步驟(10)；

（15）令計算實際流量判斷Q_out＜＝Q_min是否滿足，其中Q_min為預先設定的最小流量值；如果是，則說明系統(tǒng)處于小流量工作狀態(tài)，逆變器輸出關(guān)閉，進入步驟（16）；

否則，計算PΔ1=Pe1-Pout,]]>PΔ2=Pe2-Pout]]>和PΔ3=Pe3-Pout,]]>其中分別為水泵電機M₁、M₂、M₃的額定功率；

比較和將和中正的最小值所對應的水泵電機記為M_u，u=1、2或3；控制器控制水泵電機M_u開始工作，并關(guān)閉其余的水泵電機，進入步驟（16）；

（16）令k=k+1；在本次采樣周期結(jié)束后，進行下一次采樣，并標記水壓值的采樣值為p(k)；返回步驟（2）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，穩(wěn)定恒壓供水狀態(tài)的定義為：計算M個采樣周期壓力值的平均值P‾=1MΣψ=k-M+1kp(ψ)]]>和標準差σp=MΣψ=k-M+1kp(ψ)2-(Σψ=k-M+1kp(ψ))2M2.]]>判斷是否同時滿足：|Pset-P‾|Pset×100%<=3%]]>和σ_p＜＝0.3，若是，則系統(tǒng)處于穩(wěn)定恒壓供水狀態(tài)；否則，系統(tǒng)處于非穩(wěn)定恒壓供水狀態(tài)。