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《安徽工程大学》 2012年
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基于FPC的变频调速恒压供水系统的研究

吴学娟  
【摘要】:在实际生活中,传统的供水方式虽然也都达到了供水的目的,但却存在着很多的问题,比如自动化程度低、水力资源浪费、可靠稳定性低下等。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展。变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式,在风机、水泵等高能耗设备上广泛应用,特别是在居民生活用水的恒压供水系统中,变频调速水泵节能效果尤为突出。 变频恒压供水系统具有非线性、不确定、大迟延等特点,本文拟对基于FPC的变频调速恒压供水系统进行研究。模糊控制与预测控制都是对时变、非线性、大迟滞、不确定系统进行控制的有效方法,而模糊预测控制(FPC)是一类把预测控制的典型算法与模糊控制理论相结合于一体的集成控制算法。将模糊预测控制(FPC)技术应用于本论文所研究的系统,使系统获得非常好的节能性,同时,系统的稳定性也得到了大大的提高,所以研究该课题对于保证人们生活上以及工业上的正常用水有一定的现实意义。 本论文主要设计了一套由PLC、变频器、压力变送器、多台水泵机组、计算机、通信模块等主要设备构成的变频调速恒压供水及其远程监控系统,其控制目标是要实现出口管网的实际供水压力跟随设定的供水压力,即维持水压恒定。通过对系统控制结构的分析研究交代了系统的近似数学模型,完成了系统的硬件方面设计,包括系统的主电路、控制电路的设计以及对系统所用到的硬件进行配置选型,完成了系统软件方面的设计,包括PLC的控制程序的设计,并且在整个系统的设计当中,还对抗干扰的问题进行了考虑,并且给出了相应的措施。当系统发生故障时,也有相应的应急处理功能,保证运行的稳定性。结合PID控制算法,通过对计算机和PLC之间通信协议的研究,对系统进行调试,完成了上、下位机的通信设置,给出了计算机监控程序编写方法,通过通信模块实现了对供水系统的远程监控和故障报警。并且分析研究了三种不同的控制器(PID控制器、模糊控制器、模糊预测自整定PID控制器)的基本原理,设计出模糊预测自整定PID控制器,克服了传统控制算法中参数调整困难的问题。同时利用MATLAB的SIMULINK工具箱,对传统PID控制算法、模糊控制算法以及模糊预测控制算法进行仿真试验,并对结果进行分析。由此显示了模糊预测自整定PID控制方法对环境变化有较强的适应能力,提高了控制系统的鲁棒性,在随机环境中能对控制器进行自动校正,使得被控对象特性变化或扰动情况下控制系统保持较好性能,增强了系统的抗干扰能力,使得系统具有较好的动态特性和比较理想的稳态品质。
【学位授予单位】:安徽工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU991.6;TM921.51

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【参考文献】
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