智能仪器仪表在恒压供水系统中的应用_开题报告

一、文献综述

随着现代电力电子技术、交流变频调速技术、计算机技术和智能控制技术的迅速发展，变频调速技术在供水系统领域得以运用，实现了水泵电机的无级调速，能够极大地改善管网的供水环境。供水系统可根据供水管网的用水情况，根据管网瞬间压力变化，通过智能控制器，实时自动调节水泵电机的转速，使管网主干出口端压力保持在恒定的压力设定值，有效地防止水路管网湍振而出现管路爆裂现象。

（一）国内研究现状

目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，多采用国外的变频器控制水泵的转速。对于水管管网压力的闭环调节和多台水泵的循环控制方案，用PLC、单片机和工控机予以实现。

恒压供水在我国发展于上世纪80年代后期，变频恒压供水装置根据设定水压来自动调节电机泵的转速和泵组的台数，而满足用户对水量水压的需要。对于循环冷却水压力的闭环控制，前主要有如下几种控制方式：

PID控制

PID控制算法简单并且实用，已成为标准算法。对于小型或用水量变化不大的供水系统，PID控制是常用的控制方式。一般的变频器均带有PID控制单元，需将反馈量接入到变频器的反馈端子并设定好参数，可投入使用。或者利用PLC内部的PID功能，通过PID运算后输出控制变频器输出功率，保证供水压力的恒定：目前国内仍有较多的供水系统采用这种控制方式[1~3]。PID调节方式整定方便，但是供水系统是非线性系统，用水量变化较大时，系统的运行状态变化范围也较大，那么固定参数的PID控制是无法适应这种变化的，因而控制品质将变差，甚至造成系统不稳定。

模糊控制

模糊控制是处理不确定对象的有效方法之一。所谓模糊控制，就是将操作者的经验总结成若干条规则，并依据人脑的模糊推理过程，确定推理法则，计算机根据现场采集的信息，按照控制规则做出模糊控制决策，发出控制指令，以实现模糊控制。对于参数变化无常的供水系统，糊控制能很好地体现它的优越性。这种控制方式不需要知道对象的精确模型，是一种语言控制器，能够实现对非线性、大滞后特性对象的控制；对数学模型不清楚或参数时变的对象以及常规PID算法控制效果不理想的场合，得到较好的应用[4~7]。

混合模糊-PID控制

单纯采用模糊控制的恒压供水系统的静态性能较差，主要因为通常的模糊控制器以误差和误差变化作为输入，具有相似于比例微分控制的作用，而缺少积分环节的控制，导致了模糊控制的静态性能较差。模糊PID控制是在大误差范围内采用模糊控制以提高响应速度；小误差范围内采用PID控制，引入积分控制作用以消除静态误差，提高控制精度。或者将模糊控制和PID控制实现串级控制[8~10]，改善供水系统的静动态特性。

④智能PID控制

在PID调节器算法中采用参数自整定Fuzzy-PID的复合控制算法，即系统控制算法中的PID参数(KP、KI、KD)采用模糊自适应PID控制算法，系统在没有操作者干预的情况下根据控制系统的实际响应情况，用模糊推理，自动实现参数的最佳调整，从而以优化方式改变控制的电压输出信号，使系统压力保持恒定，实现系统自动调节。这种控制器结合了PID控制和模糊控制的优点，实现了PID控制参数自调整，系统动、静态性能良好，更好的适应了系统的参数变化和工作条件的变化。

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（二）国外研究现状

在发达国家，供水系统普遍采用的调节方式是按管网各节点的需求按时分配水量，依照各分区的需水量来调节各分区管网入水的水压和流量[11~12]。这种系统庞大复杂，一般采用集散控制等分散化、网络化、智能化的控制系统进行局部调节、集中管理。整个系统有较强的控制能力和灵活性。而国外生产的变频器多为通用型且单机控制(即一台变频器拖动一台单机)，功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、压频比控制以及各种保护功能。在中、大容量的变频恒压供水系统的应用中，为了满足供水量大小不同时能够保证水管管网压力恒定，在变频器外部提供压力闭环调节。••

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二、^范文提纲

1 引言

2 方案设计

2.1工作原理

2.2电气设计

2.3柜体设计

2.4设备的选取

3 参数设置

4 结论

三、参考文献

[1]陈新恩.变频调速恒压供水系统中的PID控制研究[J].机床电气,2007,(4)：52-54.

[2]王鲜芳,杜志勇.PLC的PID指令在变频调速恒压供水系统中的应用[J].给水排水,2005,31(3):101-103.

[3]左鹏军.两种模式PID控制变频调速恒压供水系统[J].电气技术,2007，(1):43-46.

[4]陈霞.模糊控制用于恒压供水系统的研究[J].煤矿机械,2004,[5]:106-108.

[5]袁佑新,陈继伟,黄晓研,张旭方.基于模糊控制的恒压供水控制系统设计[J].中国水运,2007,(1):144-145.

[6]朗朗,崔祎,陈跃东.用模糊控制和变频调速实现恒压供水[J].电子科技大学学报,2004,33(1):79-82.

[7]梁彬,毕纯辉,田理达,孙凯.模糊控制技术在恒压供水系统中的应用研究[J].自动化技术与应用,2002,21(3):14-16..

[8]张菊秀.全自动变频恒压供水系统的设计与实现[J].武汉理工大学学报,2003, 25(5):57-59.

[9]谭延良,郭怡倩.一种新型模糊PID控制的变频恒压供水系统[J].排灌机械,200l,19(5):35-38.

[10]杨强,阮鸿雁,陈锋.基于模糊控制的变频调速给水系统的研究[J].电气传动,2006,36(9):26-28.

[11]Bryan Coulbeck, Bogumil Ulanicki, Vladimir V. Deviatkov, Sergei Kosov, losiff Glukhovsky. Pressure Control of a Moscow Water Supply System Using Expert System Technlogy[J]. Conference on Decision and Control,Kobe,Japan,December 1996,(4):4498-4499.

[12]Chengzhao Zhi, Yisun Zhi. Stable-Pressure Water-Supplying System Based on MCGS[J]. Machine Learning and Cybernetics,2003,4:2148-2151.