[發(fā)明專利]一種基于分時段智能PID調(diào)節(jié)器的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310459546.9
• 申請日: 2013-10-08
• 公開（公告）號: CN103529695A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭景禮;馬志剛;劉振閣;孫梅英;陳壽新;郝占其;李建輝;孫寶磊
• 申請（專利權(quán)）人: 郭景禮
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及供水系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于分時段智能PID調(diào)節(jié)器的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)。

背景技術(shù)

常規(guī)型PID調(diào)節(jié)器，將供水壓力參數(shù)設(shè)置為一固定值，該值是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)全天(24小時)用水高峰時的壓力值，常規(guī)型PID調(diào)節(jié)器將根據(jù)該固定值進(jìn)行調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)器不能根據(jù)用水壓力需求量大小自動進(jìn)行壓力值的整定，PID控制器參數(shù)的整定一般需要現(xiàn)場來完成，實(shí)時性差，不能滿足在線實(shí)時調(diào)節(jié)要求，即耗時費(fèi)力，整定效果較差。

常規(guī)PID控制：常規(guī)即傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)控制，是自動控制中產(chǎn)生最早的一種控制方法，在實(shí)際控制工程中的應(yīng)用廣范。然而，傳統(tǒng)的PID控制算法有它的局限性和不足之處，只有在系統(tǒng)模型參數(shù)為非時變的情況下才能獲得理想的效果，當(dāng)應(yīng)用到時變系統(tǒng)時，系統(tǒng)的性能變差，不能滿足系統(tǒng)自適應(yīng)的調(diào)節(jié)控制要求。另外，在對PID參數(shù)整定過程中，往往得不到全局性的最優(yōu)值。因此，這種調(diào)節(jié)控制無法解決動態(tài)供水需求和節(jié)能降耗的要求。

在常規(guī)控制系統(tǒng)中，PID控制是算法比較簡單、功能比較完善、效果比較好的一種控制算法，其一般形式為：

u(n)=K_pe(n)+K_I∑e(n)+K_DΔe(n)????(1)；

公式中：n為采樣序號；u(n)為第n次采樣時刻的控制器輸出；e(n)第n次采樣時刻輸入的偏差；Δe(n)第n次采樣時刻輸入的偏差與第n-1次采樣時刻輸入的偏差之差；K_P比例增益；K_I積分系數(shù)(K_I=K_pT／T_I)；K_D微分系數(shù)(K_D=K_PT_D／T)；T為一采樣周期，T_I、T_D分別為積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)。

由于控制對象即供水流量變化時，其變化范圍很大，若采用一組固定的PID參數(shù)，則各供水流量變化區(qū)的控制效果不能兼顧，控制效果較差。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在動態(tài)性能差、節(jié)能效果差和控制效果差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于分時段智能PID調(diào)節(jié)器的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)動態(tài)性能好、節(jié)能效果好和控制效果好的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于分時段智能PID調(diào)節(jié)器的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，包括用于將采集所得監(jiān)測數(shù)據(jù)y與設(shè)定數(shù)據(jù)組R進(jìn)行比較的比較器，以及依次與所述比較器的輸出端連接的智能控制器、供水壓力采集模塊和數(shù)據(jù)檢測模塊；所述數(shù)據(jù)檢測模塊的輸出端與比較器的反饋輸入端連接，用于向比較器輸入采集所得監(jiān)測數(shù)據(jù)y；所述智能控制器的第一輸入端與比較器的輸出端連接，智能控制器的第一輸出端與供水壓力采集模塊的輸入端連接，智能控制器的第二輸出端與變頻器的主機(jī)連接，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制。

進(jìn)一步地，以上所述的基于分時段智能PID調(diào)節(jié)器的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，還包括分別與所述比較器的輸出端和智能控制器的第二輸入端連接的模糊規(guī)則與推理模塊；所述模糊規(guī)則與推理模塊的第一輸入端與比較器的輸出端連接，模糊規(guī)則與推理模塊的輸出端與智能控制器的第二輸入端連接，解決了常規(guī)PID控制器不能在線實(shí)時整定運(yùn)行參數(shù)。

進(jìn)一步地，以上所述的基于分時段智能PID調(diào)節(jié)器的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，還包括分別與所述比較器的輸出端與模糊規(guī)則與推理模塊的第二輸入端連接的微分器d／dt，解決常規(guī)PID控制器對于非線性、時變得復(fù)雜系統(tǒng)和模型不清的系統(tǒng)不能平滑的控制問題。

進(jìn)一步地，所述智能控制器，包括能夠?qū)崿F(xiàn)智能分段控制的PID控制器或可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器，利用模糊邏輯與推理模塊根據(jù)供水量的實(shí)際需求變化來實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)集合給定控制，是模糊集合論在“恒壓變量”供水運(yùn)行控制中的具體應(yīng)用。

進(jìn)一步地，所述PID控制器，具體為供水壓力動態(tài)調(diào)節(jié)智能PID控制器，根據(jù)全天24小時用水量變化進(jìn)行形式化處理并引入控制過程，再運(yùn)用比較嚴(yán)密的數(shù)學(xué)處理，實(shí)現(xiàn)模糊推理，進(jìn)行判斷決策，以達(dá)到令人滿意的控制結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述供水壓力采集模塊，包括安裝在供水系統(tǒng)開關(guān)處的壓力傳感器，爾后將根據(jù)模糊集合論、單片機(jī)控制技術(shù)研發(fā)集合而成的智能分段控制的PID控制器應(yīng)用到恒壓供水運(yùn)行調(diào)節(jié)控制之中。