基于模糊PID控制的變頻調速恒壓供水控制系統設計研究

吳嘯雄+施紀偉

摘 要 規模偏大的供水系統，要安設可用的供水管網。布設好的管網，帶有復雜的特性，且涵蓋偏多的彎管。管控對象帶有高階次、耦合特性強、非線性的總狀態。在這樣的態勢下，很難創設可用的表達式，對解析得來的模型，予以閉環管控。為此，接納了模糊架構下的PID路徑，以便管控這一恒壓系統。變頻調速特有的恒壓供水，提升了原有的穩定性，以及可靠性。

關鍵詞 模糊PID控制；變頻調速恒壓供水；控制系統

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0062-02

慣用的供水系統，帶有非線性這一總特性。若用水量更替，那么系統固有的運行態勢，也會隨之更替。若預設了固定參數，就很難適應如上的更替，管控的質量不佳，且系統缺失應有的穩定性。若參數更替不正常，那么接納新穎的模糊控制，可以把慣用的PID路徑，引入自動調和的范疇內。自調整架構下的模糊控制，創設了可用的恒壓供水。這就維護好了應有的自適應，提升原有的管控實效。

1 概要的系統架構

依循設定好的系統任務，整合起慣常用到的變頻器，以及PLC、I/O模塊（包括數字量模塊與模擬量模塊）。接納了同步切換這一管控方式，這是因為，同步態勢下的切換，帶有管控精度高、算法很靈活、便于調和參數等特有優勢。鎖相環架構下的同步切換，銜接起了軟硬件，帶有最優情形下的性價比。

用水量不斷更替，用水及關聯的供水，帶有供水壓力這一范疇的偏大差別。系統經由設定好的傳感器，整合起慣用的電氣控制、特有規格的水泵機組。這樣一來，就形成反饋架構下的閉環控制。壓力傳感器特有的輸出信號，比對預設的壓力信號，帶有偏低的總傾向。銜接好的主控單元，要管控現有的變頻器，選取總線通訊這一控制路徑。在這以后，就調和了泵體固有的轉速，實現了可用的閉環控制。

若要調和壓力，以便預設閉環調節，那么查驗出來的供水壓力，不能滿足預設的體系要求。這樣的態勢下，就要切斷既有的閉環控制，更替成同步態勢下的控制電路，以便調和變頻器特有的輸出頻率。變頻器這一范疇的輸出頻率，要等同預設的工頻電源。若如上的兩種電壓，帶有同頻同向這一總傾向，則銜接著的主控單元，會發出特有的控制指令，以便切換現有的兩類電源。切斷同步態勢下的控制電路，重新啟動既有的另一機組，繼續去管控水壓。

2 模糊控制特有的設計路徑

供水系統銜接的閉環系統，若預設了PID架構下的控制器，則要安設單輸入架構的模糊控制。這一控制配件，會把誤差特有的變動概率，看成可用的輸入變量。這樣做，折射了管控對象現有的動態特性，為此，能獲取最佳情形下的控制成效。測量得來的輸入變量，是真實態勢下的誤差變動，被設定成e。慣常的輸出變量，是經由修正的新變量。誤差變動特有的量化因子，被設定成k。這樣一來，就運算出了控制量特有的比例因子。模糊控制這一范疇的語言，關系著實測得來的水壓變動、預設的隸屬函數。經由模糊推理，還可以描畫出系統特有的曲面圖。

3 PID架構下的控制設計

恒壓態勢下的供水系統，要依循查驗出來的多樣信息，來辨識模糊控制的可用方式。具體而言，自調整架構下的修正因子、PID特有的控制路徑，都能預設變頻調速這一體系。在確認前，要明晰真實測量得來的水壓數值，比對預設的誤差數值，求得可用的選擇條件。在誤差許可的預設范疇內，接納自調整架構下的修正因子，創設最佳的模糊管控。這樣做，能提快原有的響應速率，提升原有的適應性能。若預設了偏小的誤差范疇，那么接納PID特有的控制路徑，能消除慣常見到的靜態誤差，提升預設的管控精度。與此同時，若要更替預設的控制策略，則造成體系更替。因此，為了限縮這樣的更替頻率，在特有的切換點，不要頻繁切換，以便維持接續的上個動作。

選取出來的控制策略，涵蓋了如下層級：

1）把運算得來的誤差數值，當成可用的切換條件，接納了修正因子特有的模糊控制。運算得來的誤差，被設定成E。若許可偏大誤差，則整體架構下的響應速率，也會被提快。

2）伴隨原有的誤差更替，系統會自動去調和預設的修正因子。這樣做，也增添了原有的適應特性。

3）在設定好的切換點，在體系許可的特有范疇內，維持慣常的上次動作。

4）若許可范疇內的誤差偏小，那么接納PID路徑下的控制，消除掉慣常見到的靜態誤差，提升原有的管控精度。

4 描畫出仿真模型

真正建構起來的供水系統，很難預設數學模型。為此，預設了供水這一范疇的近似模型。在選取出來的軟件以內，進行如上的模型仿真。PID特有的控制算法，能辨識供水系統現有的實效。供水系統慣常涵蓋了這一特性：從原初的狀態，更替到接續的管網供水，在這樣的流程以內，水泵原初的壓力，會不斷遞增，這就創設出了可用的恒壓過程。這樣的壓力遞增，可以等同預設的常數，被劃歸成特有的慣性環節。

恒壓流程以內，保持原初的壓力數值，帶有純滯后的總傾向。變頻器及銜接著的電機，類似慣用的死區時間。與此同時，時間常數特有的一階慣性，應當被調和。異步態勢下的變頻調速，在預設的低頻范疇以內，受到偏多的電阻干擾、區段以內的漏電抗。這樣一來，電動機固有的啟動轉矩，會隨同原有的頻率限縮，而慢慢被限縮。為了縮減這一啟動時間，則要預設最優情形下的啟動頻率。只有這樣，才能增添原有的啟動轉矩，同時縮減耗費掉的電流。

通常而言，最優范疇以內的啟動頻率，應被管控在24赫茲。最優的這一頻率之前，就是系統固有的死區范疇。比對測量得來的時間常數、測量得來的滯后時間，其他范疇內的多樣常數，都可被忽視掉。可忽視掉的常數，涵蓋了繼電管控的轉換、固有的壓力更替。為此，描畫出來的供水模型，串聯著純滯后這一區段，以及死區這一區段。

PID預設的變頻調速，耗費掉偏長時間，且涵蓋了偏大的超調量。PID架構下的控制積分，是為提升原有的穩態精度，以便實現預設的誤差調節。然而，積分帶有滯后的總傾向，也帶有動態超調這一傾向。偏大的超調，與設定好的調節目的，是沒能吻合的。除此以外，若要經由人工調節，尋找到最佳范疇以內的參數，并設定出最優態勢下的動靜性能，也是帶有偏大難度的。維持既有的控制參數，更替既有的控制對象，仍能維持慣常的系統穩定。

5 結束語

要預設最佳情形下的供水管網，就應明晰管網特有的瞬時壓力；經由智能管控的路徑，實現自動態勢下的電機調速。自動調節慣用的水泵電機，會同時投入預設的體系，這樣一來，管網主干銜接著的出口壓力，就被管控在恒定數值。比對慣常見到的恒速泵、水塔高位態勢下的供水、氣壓罐特有的供水系統，變頻調速特有的供水系統，帶有靈活特性，且限縮了占地面積，設備耗費掉的金額也少。PID架構下的模糊控制，還提升了原有的穩定特性，節省了原有的耗費水能。

參考文獻

[1]王瑞蘭.基于模糊PID控制的變頻調速恒壓供水控制系統[J].濰坊學院學報，2007（06）.

[2]文樂，高林，戴義平.透平壓縮機組的模糊PID控制與特性研究[J].西安交通大學學報，2011（07）.

[3]周兵，趙保華.汽車主動懸架自適應模糊PID控制仿真研究[J].湖南大學學報（自然科學版），2009（12）.

作者簡介

吳嘯雄（1987-），男，浙江杭州人，助理工程師，本科，研究方向：工業自動化控制。

施紀偉（1987-），男，江蘇泰州人，助理工程師，本科，研究方向：工業自動化控制。endprint

摘 要 規模偏大的供水系統，要安設可用的供水管網。布設好的管網，帶有復雜的特性，且涵蓋偏多的彎管。管控對象帶有高階次、耦合特性強、非線性的總狀態。在這樣的態勢下，很難創設可用的表達式，對解析得來的模型，予以閉環管控。為此，接納了模糊架構下的PID路徑，以便管控這一恒壓系統。變頻調速特有的恒壓供水，提升了原有的穩定性，以及可靠性。

關鍵詞 模糊PID控制；變頻調速恒壓供水；控制系統

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0062-02

慣用的供水系統，帶有非線性這一總特性。若用水量更替，那么系統固有的運行態勢，也會隨之更替。若預設了固定參數，就很難適應如上的更替，管控的質量不佳，且系統缺失應有的穩定性。若參數更替不正常，那么接納新穎的模糊控制，可以把慣用的PID路徑，引入自動調和的范疇內。自調整架構下的模糊控制，創設了可用的恒壓供水。這就維護好了應有的自適應，提升原有的管控實效。

1 概要的系統架構

依循設定好的系統任務，整合起慣常用到的變頻器，以及PLC、I/O模塊（包括數字量模塊與模擬量模塊）。接納了同步切換這一管控方式，這是因為，同步態勢下的切換，帶有管控精度高、算法很靈活、便于調和參數等特有優勢。鎖相環架構下的同步切換，銜接起了軟硬件，帶有最優情形下的性價比。

用水量不斷更替，用水及關聯的供水，帶有供水壓力這一范疇的偏大差別。系統經由設定好的傳感器，整合起慣用的電氣控制、特有規格的水泵機組。這樣一來，就形成反饋架構下的閉環控制。壓力傳感器特有的輸出信號，比對預設的壓力信號，帶有偏低的總傾向。銜接好的主控單元，要管控現有的變頻器，選取總線通訊這一控制路徑。在這以后，就調和了泵體固有的轉速，實現了可用的閉環控制。

若要調和壓力，以便預設閉環調節，那么查驗出來的供水壓力，不能滿足預設的體系要求。這樣的態勢下，就要切斷既有的閉環控制，更替成同步態勢下的控制電路，以便調和變頻器特有的輸出頻率。變頻器這一范疇的輸出頻率，要等同預設的工頻電源。若如上的兩種電壓，帶有同頻同向這一總傾向，則銜接著的主控單元，會發出特有的控制指令，以便切換現有的兩類電源。切斷同步態勢下的控制電路，重新啟動既有的另一機組，繼續去管控水壓。

2 模糊控制特有的設計路徑

供水系統銜接的閉環系統，若預設了PID架構下的控制器，則要安設單輸入架構的模糊控制。這一控制配件，會把誤差特有的變動概率，看成可用的輸入變量。這樣做，折射了管控對象現有的動態特性，為此，能獲取最佳情形下的控制成效。測量得來的輸入變量，是真實態勢下的誤差變動，被設定成e。慣常的輸出變量，是經由修正的新變量。誤差變動特有的量化因子，被設定成k。這樣一來，就運算出了控制量特有的比例因子。模糊控制這一范疇的語言，關系著實測得來的水壓變動、預設的隸屬函數。經由模糊推理，還可以描畫出系統特有的曲面圖。

3 PID架構下的控制設計

恒壓態勢下的供水系統，要依循查驗出來的多樣信息，來辨識模糊控制的可用方式。具體而言，自調整架構下的修正因子、PID特有的控制路徑，都能預設變頻調速這一體系。在確認前，要明晰真實測量得來的水壓數值，比對預設的誤差數值，求得可用的選擇條件。在誤差許可的預設范疇內，接納自調整架構下的修正因子，創設最佳的模糊管控。這樣做，能提快原有的響應速率，提升原有的適應性能。若預設了偏小的誤差范疇，那么接納PID特有的控制路徑，能消除慣常見到的靜態誤差，提升預設的管控精度。與此同時，若要更替預設的控制策略，則造成體系更替。因此，為了限縮這樣的更替頻率，在特有的切換點，不要頻繁切換，以便維持接續的上個動作。

選取出來的控制策略，涵蓋了如下層級：

1）把運算得來的誤差數值，當成可用的切換條件，接納了修正因子特有的模糊控制。運算得來的誤差，被設定成E。若許可偏大誤差，則整體架構下的響應速率，也會被提快。

2）伴隨原有的誤差更替，系統會自動去調和預設的修正因子。這樣做，也增添了原有的適應特性。

3）在設定好的切換點，在體系許可的特有范疇內，維持慣常的上次動作。

4）若許可范疇內的誤差偏小，那么接納PID路徑下的控制，消除掉慣常見到的靜態誤差，提升原有的管控精度。

4 描畫出仿真模型

真正建構起來的供水系統，很難預設數學模型。為此，預設了供水這一范疇的近似模型。在選取出來的軟件以內，進行如上的模型仿真。PID特有的控制算法，能辨識供水系統現有的實效。供水系統慣常涵蓋了這一特性：從原初的狀態，更替到接續的管網供水，在這樣的流程以內，水泵原初的壓力，會不斷遞增，這就創設出了可用的恒壓過程。這樣的壓力遞增，可以等同預設的常數，被劃歸成特有的慣性環節。

恒壓流程以內，保持原初的壓力數值，帶有純滯后的總傾向。變頻器及銜接著的電機，類似慣用的死區時間。與此同時，時間常數特有的一階慣性，應當被調和。異步態勢下的變頻調速，在預設的低頻范疇以內，受到偏多的電阻干擾、區段以內的漏電抗。這樣一來，電動機固有的啟動轉矩，會隨同原有的頻率限縮，而慢慢被限縮。為了縮減這一啟動時間，則要預設最優情形下的啟動頻率。只有這樣，才能增添原有的啟動轉矩，同時縮減耗費掉的電流。

通常而言，最優范疇以內的啟動頻率，應被管控在24赫茲。最優的這一頻率之前，就是系統固有的死區范疇。比對測量得來的時間常數、測量得來的滯后時間，其他范疇內的多樣常數，都可被忽視掉。可忽視掉的常數，涵蓋了繼電管控的轉換、固有的壓力更替。為此，描畫出來的供水模型，串聯著純滯后這一區段，以及死區這一區段。

PID預設的變頻調速，耗費掉偏長時間，且涵蓋了偏大的超調量。PID架構下的控制積分，是為提升原有的穩態精度，以便實現預設的誤差調節。然而，積分帶有滯后的總傾向，也帶有動態超調這一傾向。偏大的超調，與設定好的調節目的，是沒能吻合的。除此以外，若要經由人工調節，尋找到最佳范疇以內的參數，并設定出最優態勢下的動靜性能，也是帶有偏大難度的。維持既有的控制參數，更替既有的控制對象，仍能維持慣常的系統穩定。

5 結束語

要預設最佳情形下的供水管網，就應明晰管網特有的瞬時壓力；經由智能管控的路徑，實現自動態勢下的電機調速。自動調節慣用的水泵電機，會同時投入預設的體系，這樣一來，管網主干銜接著的出口壓力，就被管控在恒定數值。比對慣常見到的恒速泵、水塔高位態勢下的供水、氣壓罐特有的供水系統，變頻調速特有的供水系統，帶有靈活特性，且限縮了占地面積，設備耗費掉的金額也少。PID架構下的模糊控制，還提升了原有的穩定特性，節省了原有的耗費水能。

參考文獻

[1]王瑞蘭.基于模糊PID控制的變頻調速恒壓供水控制系統[J].濰坊學院學報，2007（06）.

[2]文樂，高林，戴義平.透平壓縮機組的模糊PID控制與特性研究[J].西安交通大學學報，2011（07）.

[3]周兵，趙保華.汽車主動懸架自適應模糊PID控制仿真研究[J].湖南大學學報（自然科學版），2009（12）.

作者簡介

吳嘯雄（1987-），男，浙江杭州人，助理工程師，本科，研究方向：工業自動化控制。

施紀偉（1987-），男，江蘇泰州人，助理工程師，本科，研究方向：工業自動化控制。endprint

摘 要 規模偏大的供水系統，要安設可用的供水管網。布設好的管網，帶有復雜的特性，且涵蓋偏多的彎管。管控對象帶有高階次、耦合特性強、非線性的總狀態。在這樣的態勢下，很難創設可用的表達式，對解析得來的模型，予以閉環管控。為此，接納了模糊架構下的PID路徑，以便管控這一恒壓系統。變頻調速特有的恒壓供水，提升了原有的穩定性，以及可靠性。

關鍵詞 模糊PID控制；變頻調速恒壓供水；控制系統

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0062-02

慣用的供水系統，帶有非線性這一總特性。若用水量更替，那么系統固有的運行態勢，也會隨之更替。若預設了固定參數，就很難適應如上的更替，管控的質量不佳，且系統缺失應有的穩定性。若參數更替不正常，那么接納新穎的模糊控制，可以把慣用的PID路徑，引入自動調和的范疇內。自調整架構下的模糊控制，創設了可用的恒壓供水。這就維護好了應有的自適應，提升原有的管控實效。

1 概要的系統架構

依循設定好的系統任務，整合起慣常用到的變頻器，以及PLC、I/O模塊（包括數字量模塊與模擬量模塊）。接納了同步切換這一管控方式，這是因為，同步態勢下的切換，帶有管控精度高、算法很靈活、便于調和參數等特有優勢。鎖相環架構下的同步切換，銜接起了軟硬件，帶有最優情形下的性價比。

用水量不斷更替，用水及關聯的供水，帶有供水壓力這一范疇的偏大差別。系統經由設定好的傳感器，整合起慣用的電氣控制、特有規格的水泵機組。這樣一來，就形成反饋架構下的閉環控制。壓力傳感器特有的輸出信號，比對預設的壓力信號，帶有偏低的總傾向。銜接好的主控單元，要管控現有的變頻器，選取總線通訊這一控制路徑。在這以后，就調和了泵體固有的轉速，實現了可用的閉環控制。

若要調和壓力，以便預設閉環調節，那么查驗出來的供水壓力，不能滿足預設的體系要求。這樣的態勢下，就要切斷既有的閉環控制，更替成同步態勢下的控制電路，以便調和變頻器特有的輸出頻率。變頻器這一范疇的輸出頻率，要等同預設的工頻電源。若如上的兩種電壓，帶有同頻同向這一總傾向，則銜接著的主控單元，會發出特有的控制指令，以便切換現有的兩類電源。切斷同步態勢下的控制電路，重新啟動既有的另一機組，繼續去管控水壓。

2 模糊控制特有的設計路徑

供水系統銜接的閉環系統，若預設了PID架構下的控制器，則要安設單輸入架構的模糊控制。這一控制配件，會把誤差特有的變動概率，看成可用的輸入變量。這樣做，折射了管控對象現有的動態特性，為此，能獲取最佳情形下的控制成效。測量得來的輸入變量，是真實態勢下的誤差變動，被設定成e。慣常的輸出變量，是經由修正的新變量。誤差變動特有的量化因子，被設定成k。這樣一來，就運算出了控制量特有的比例因子。模糊控制這一范疇的語言，關系著實測得來的水壓變動、預設的隸屬函數。經由模糊推理，還可以描畫出系統特有的曲面圖。

3 PID架構下的控制設計

恒壓態勢下的供水系統，要依循查驗出來的多樣信息，來辨識模糊控制的可用方式。具體而言，自調整架構下的修正因子、PID特有的控制路徑，都能預設變頻調速這一體系。在確認前，要明晰真實測量得來的水壓數值，比對預設的誤差數值，求得可用的選擇條件。在誤差許可的預設范疇內，接納自調整架構下的修正因子，創設最佳的模糊管控。這樣做，能提快原有的響應速率，提升原有的適應性能。若預設了偏小的誤差范疇，那么接納PID特有的控制路徑，能消除慣常見到的靜態誤差，提升預設的管控精度。與此同時，若要更替預設的控制策略，則造成體系更替。因此，為了限縮這樣的更替頻率，在特有的切換點，不要頻繁切換，以便維持接續的上個動作。

選取出來的控制策略，涵蓋了如下層級：

1）把運算得來的誤差數值，當成可用的切換條件，接納了修正因子特有的模糊控制。運算得來的誤差，被設定成E。若許可偏大誤差，則整體架構下的響應速率，也會被提快。

2）伴隨原有的誤差更替，系統會自動去調和預設的修正因子。這樣做，也增添了原有的適應特性。

3）在設定好的切換點，在體系許可的特有范疇內，維持慣常的上次動作。

4）若許可范疇內的誤差偏小，那么接納PID路徑下的控制，消除掉慣常見到的靜態誤差，提升原有的管控精度。

4 描畫出仿真模型

真正建構起來的供水系統，很難預設數學模型。為此，預設了供水這一范疇的近似模型。在選取出來的軟件以內，進行如上的模型仿真。PID特有的控制算法，能辨識供水系統現有的實效。供水系統慣常涵蓋了這一特性：從原初的狀態，更替到接續的管網供水，在這樣的流程以內，水泵原初的壓力，會不斷遞增，這就創設出了可用的恒壓過程。這樣的壓力遞增，可以等同預設的常數，被劃歸成特有的慣性環節。

恒壓流程以內，保持原初的壓力數值，帶有純滯后的總傾向。變頻器及銜接著的電機，類似慣用的死區時間。與此同時，時間常數特有的一階慣性，應當被調和。異步態勢下的變頻調速，在預設的低頻范疇以內，受到偏多的電阻干擾、區段以內的漏電抗。這樣一來，電動機固有的啟動轉矩，會隨同原有的頻率限縮，而慢慢被限縮。為了縮減這一啟動時間，則要預設最優情形下的啟動頻率。只有這樣，才能增添原有的啟動轉矩，同時縮減耗費掉的電流。

通常而言，最優范疇以內的啟動頻率，應被管控在24赫茲。最優的這一頻率之前，就是系統固有的死區范疇。比對測量得來的時間常數、測量得來的滯后時間，其他范疇內的多樣常數，都可被忽視掉。可忽視掉的常數，涵蓋了繼電管控的轉換、固有的壓力更替。為此，描畫出來的供水模型，串聯著純滯后這一區段，以及死區這一區段。

PID預設的變頻調速，耗費掉偏長時間，且涵蓋了偏大的超調量。PID架構下的控制積分，是為提升原有的穩態精度，以便實現預設的誤差調節。然而，積分帶有滯后的總傾向，也帶有動態超調這一傾向。偏大的超調，與設定好的調節目的，是沒能吻合的。除此以外，若要經由人工調節，尋找到最佳范疇以內的參數，并設定出最優態勢下的動靜性能，也是帶有偏大難度的。維持既有的控制參數，更替既有的控制對象，仍能維持慣常的系統穩定。

5 結束語

要預設最佳情形下的供水管網，就應明晰管網特有的瞬時壓力；經由智能管控的路徑，實現自動態勢下的電機調速。自動調節慣用的水泵電機，會同時投入預設的體系，這樣一來，管網主干銜接著的出口壓力，就被管控在恒定數值。比對慣常見到的恒速泵、水塔高位態勢下的供水、氣壓罐特有的供水系統，變頻調速特有的供水系統，帶有靈活特性，且限縮了占地面積，設備耗費掉的金額也少。PID架構下的模糊控制，還提升了原有的穩定特性，節省了原有的耗費水能。

參考文獻

[1]王瑞蘭.基于模糊PID控制的變頻調速恒壓供水控制系統[J].濰坊學院學報，2007（06）.

[2]文樂，高林，戴義平.透平壓縮機組的模糊PID控制與特性研究[J].西安交通大學學報，2011（07）.

[3]周兵，趙保華.汽車主動懸架自適應模糊PID控制仿真研究[J].湖南大學學報（自然科學版），2009（12）.

作者簡介

吳嘯雄（1987-），男，浙江杭州人，助理工程師，本科，研究方向：工業自動化控制。

施紀偉（1987-），男，江蘇泰州人，助理工程師，本科，研究方向：工業自動化控制。endprint