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《郑州大学》 2010年
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城市二次供水智能控制系统的研究与开发

孔祥伟  
【摘要】: 水是人类赖以生存的基础,如何提供高质量的供水服务并且最大限度的节省能源一直是人们关注的热点问题。我国是一个水资源和电能都严重缺乏的国家,受落后的供水设备和控制技术的限制,长期以来城市二次供水系统自动化程度较低,不能保证居民生活和生产过程中的正常需求,并且供水设备电能浪费现象严重。因此如何有效的利用自动化技术来设计高性能、高可靠性、低能耗的供水系统已经迫在眉睫。 本文根据水泵供水系统的基本特征,分析了恒压变频供水系统的节能原理及工艺流程,采用变频调速技术对传统的二次供水系统进行改进。通过对系统的原理及结构的研究,设计了以欧姆龙CPlH可编程控制器为控制核心,以ABB公司ACS510变频器为调速部件的多泵恒压供水系统。 在系统控制策略方面,由于城市恒压变频供水系统具有纯滞后时间长、非线性、扰动量多的特点,常规PID控制很难达到理想的控制效果。为此本文设计了一种遗传算法优化的模糊PID复合控制策略,融合了模糊控制适应性强和PID控制调节精度高的特点,同时利用遗传算法对模糊控制规则和PID参数进行全局优化,使控制参数更好地适应供水系统的实际需求。并对各个控制方法进行了计算机建模和系统仿真,仿真结果表明基于此控制策略的恒压变频供水系统的控制品质有了较大的改善和提高。 在分析设计的基础上,对恒压变频供水系统的软硬件进行了设计,绘制了系统各个部分的电气原理图和控制柜连接图。在控制程序设计方面,采用结构化的编程方法,把系统的各个功能编制成相应的子程序块,在使用时根据条件由主程序调用。 最后对本文设计的恒压变频供水系统进行了实验评价,结果表明系统控制效果良好、可靠性高并且节能效果明显,能够很好的满足城市二次供水的需求。目前,本系统已经应用于部分小区的供水,运行效果良好。
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