[實用新型]一種積分分離分數階PID控制的供水系統

有效

• 申請號: 201320790028.0
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN203745806U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張陽;陳帝伊;薛運田;張振鐸
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;E03B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種積分分離分數階PID控制的供水系統。

背景技術

整數階PID控制器由于算法簡單，參數易于整定，魯棒性強等優點被廣泛用于工業控制中，然而許多控制系統或真實的物理對象更適合任意階的微分方程和積分方程來表示，而且現代工業更加要求高精度、高穩定性。因此，傳統的整數階PID控制器便無法滿足現代工業或物理對象的要求。

積分分離分數階PID控制器的響應能力和抗干擾能力優于傳統的整數階PID控制器，而且其魯棒性能、調節性能、精度和穩定性也優于整數階PID控制器。

實用新型內容

本實用新型所解決的技術問題是提供一種以積分分離分數階PID控制器為核心的供水系統。積分分離分數階PID的階次不僅可以連續取值，進一步拓寬了整數階PID控制器參數的選擇范圍，而且A/D轉換器的輸出經數值比較器與設定值進行比較，將比較結果輸入到積分分離分數階PID控制器，進而選擇取消或引入積分控制。這使得積分分離分數階PID控制器更加靈活，可根據供水系統不同性能特性和要求，選擇合適的微分階次、積分階次和取消或引入積分控制，獲得最佳的控制效果。

為解決上述的技術問題，本實用新型采用的技術方案：

一種積分分離分數階PID控制的供水系統，其特殊之處在于：包括積分分離分數階PID控制器、微機控制器、D/A轉換器、數值比較器、A/D轉換器、水泵驅動器、水泵機組、儲水箱、傳感器組（壓力傳感器、水位傳感器和流量傳感器），積分分離分數階PID控制器的三路分別連接數值比較器、微機控制器、D/A轉換器，設置在儲水箱的傳感器組與A/D轉換器連接，D/A轉換器的一路依次連接水泵驅動器、水泵機組、儲水箱。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果：

本實用新型的供水系統過程是以積分分離分數階PID控制器為核心的，積分分離分數階PID的階次不僅可以連續取值，進一步拓寬了整數階PID控制器參數的選擇范圍，而且A/D轉換器的輸出經數值比較器與設定值進行比較，將比較結果輸入到積分分離分數階PID控制器，進而選擇取消或引入積分控制。這使得積分分離分數階PID控制器更加靈活，可根據供水系統不同性能特性和要求，選擇合適的微分階次、積分階次和取消或引入積分控制，獲得最佳的控制效果。

附圖說明

圖1為實用新型的原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步說明：

參見圖1，本實用新型包括積分分離分數階PID控制器6、微機控制器7、D/A轉換器8、數值比較器5、A/D轉換器4、水泵驅動器9、水泵機組10、儲水箱11、傳感器組，積分分離分數階PID控制器6的三路分別連接數值比較器5、微機控制器7、D/A轉換器8，設置在儲水箱11的傳感器組與A/D轉換器4連接，D/A轉換器8的一路依次連接水泵驅動器9、水泵機組10、儲水箱11。

上述的傳感器組由壓力傳感器12、水位傳感器13和流量傳感器14構成。

本實用新型的積分分離分數階PID控制器6并配以A/D轉換器4，數值比較器5、D/A轉換器8，A/D轉換器4將傳感器送來的信號進行變換和處理后送給數值比較器5，經數值比較器5處理后送給積分分離分數階PID控制器6并將其作為積分分離分數階PID控制器6的反饋量，控制器的輸出量經過D/A轉換器8轉化以電壓的信號送到水泵驅動器9，水泵驅動9根據積分分離分數階PID控制器6輸出的參數來決定水泵機組10向儲水箱11中的供水量。

工作流程：壓力傳感器12、水位傳感器13和流量傳感器14分別來檢測水壓1、水位2和水流量3，并將檢測到的參數送到A/D轉換器4，A/D轉換器4將數據處理和轉化后送給數值比較器5，經數值比較器5處理后送給積分分離分數階PID控制器6并將其作為積分分離分數階PID控制器6的反饋量，積分分離分數階PID控制器6又與微機控制器7相連，積分分離分數階PID控制器6經過D/A轉換器8將轉化后的信號傳送給水泵驅動器9，水泵驅動器9根據接收到的信號決定水泵機組10對儲水箱11的供水量，因此水泵驅動器9與水泵機組10相連，水泵機組10又與儲水箱11相連，儲水箱11通過壓力傳感器12、水位傳感器13和流量傳感器14接回積分分離分數階PID控制器6，將水壓1、水位2和水流量3三個參數反饋回積分分離分數階PID控制器6。