[發明專利]一種流量控制系統及優化控制策略

在審

• 申請號: 201810076136.9
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108415467A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 彭志輝;鐘蓉;李凱
• 申請（專利權）人: 溫州大學激光與光電智能制造研究院
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 陳暉

1.一種流量控制系統及優化控制策略，其特征在于：其步驟如下：

1)建立流量控制系統在穩態時的壓力值P與t∈[0,T_d]的流量變化量Δq₁(t)的關系式：其中；P為管網壓力值，F為變頻器輸出頻率，Q為進出液體流量，T為環境溫度，T_b為氣壓罐額定溫度，V_b為氣壓罐氣室額定體積，P_b為氣壓罐氣室額定壓力，t為時間變量，T_d為預先定義的觀測時間長度，ΔF為頻率擾動增量；

2)以采樣周期T_s為間隔對流量控制系統流量值和變頻器輸出頻率進行采樣，并獲取流量值q(k)和輸出頻率f(k)，其中k為采樣次數；

3)由PID控制算法求出t＝kT_s時刻變頻器的輸出頻率值f(k)＝f(k-1)+K_p[e(k)-e(k-1)]+K_ie(k)+K_d[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]；其中，e(k-1)、f(k-1)分別為t＝(k-1)T_s時刻的流量誤差和變頻器的輸出頻率；e(k-2)為t＝(k-2)T_s時刻的流量誤差；K_p、K_i和K_d分別為預先設定的PID算法中的比例系數、積分系數和微分系數，流量誤差e(k)＝Q_set-q(k)；其中，e(i)|_i＜＝0＝0；Q_set為設定輸出流量值；q(k)為采樣次數為k時的流量值，f(k)為采樣次數為k時變頻器的輸出頻率值；f(i)|_i＜＝0＝0；

4)并根據采樣到的流量值q(k)和輸出頻率f(k)，建立由N個元素構成的流量值數組{q(i)}，以及變頻器輸出頻率數組{f(i)}，其中i＝{k-N+1,k-N+2,...k}，N為預先設定的大于1的正整數，q(i)|_i＜＝0＝0，f(i)|_i＜＝0＝0；

5)獲取流量值數組{q(i)}的平均值并判斷流量控制系統是否處于相對穩定狀態；

6)在確定流量控制系統處于相對穩定狀態時，則判斷是否成立，其中θ為設定正值，Q_set為設定輸出流量；

7)在確定不成立時，則視為當前工作的泵M_j最大揚程太小，j＝1，2，3，令控制開關S_j＝0，控制M_j停止運行；同時，令控制開關S_j+1＝1，控制揚程大一級的泵M_j+1工作，j+1<＝3，更新k＝k+1；進行下一次采樣，并標記輸出流量值和變頻器輸出頻率的采樣值為q(k)和f(k)，重復以上步驟；

8)在確定成立時，則獲取變頻器輸出頻率的平均值

9)以此時刻標記為t＝0，給輸出頻率一個較小的擾動量ΔF，f(mT_s)＝F+ΔF；

10)判斷m＞M是否成立，其中

11)若m＞M不成立，則在t＝mT_s時刻，采樣流量值q(m)；得到并判斷其中α為設定正值；若成立，則更新m＝m+1，并重新進行m＞M判定，若不成立，則更新k＝k+1；進行下一次采樣，并標記輸出流量值和變頻器輸出頻率的采樣值為q(k)和f(k)，重復以上步驟；若成立，則將流量變化量Δq(m)、進出液體流量Q、變頻器輸出頻率F、頻率擾動增量ΔF、氣壓罐氣室額定壓力P_b、氣壓罐氣室額定體積V_b、環境溫度T和時間變量t＝mT_s代入步驟1)中建立的關系式：并得出不同時間點的壓力數據數組P[m]；

12)并獲取系統壓力值

13)獲取經過點r(Q，P)的泵M_j的Q-H揚程特性曲線j＝1，2，3；

14)獲取泵M_j的Q-H揚程特性曲線對應的頻率F_j；

15)獲取泵M_j的Q-H揚程特性曲線與相似拋物線的交點a_j和b_j，j＝1，2，3；

18)獲取滿足條件的泵M_j的高效運行性能參數ψ_j，ψ_j為非負數，ψ_j為參數a_j、b_j和r(Q，P)與對應高效區間A_jB_jC_jD_j的函數；

19)求取ψ_i＝max{ψ₁,ψ₂,ψ₃}對應的i，i＝1，2，3，控制器將對應的開關S_i(t)＝1，S_u＝0，u＝1,2,3∩u≠i；更新k＝k+1；進行下一次采樣，并標記輸出流量值和變頻器輸出頻率的采樣值為q(k)和f(k)，重復以上步驟。