仿人智能PID控制在无塔恒压供水中的应用.pdfVIP

学兔兔 仿人智能 PI D控制在无塔恒压供水中的应用 口 柳栋梁 口 汪玉凤 兰州理工大学机电工程学院 兰州 730050 摘 要：针对无塔恒压供水系统非线性、大时滞性、难以精确建模等特点．采用基于专家规则的仿人 智能控制(HSIC)和PID控制结合的方法，形成仿人智能PID控制算法，并通过MATLAB仿真，证明该方 法比常规使用的PID方法有更好的响应特性。将该方法应用于控制无塔恒压供水系统．不仅提高了系统 的稳定性，而且实现了节能降耗带来一定的经济效益。 关键词：无塔供水 仿人智能PID控制 MATLAB仿真 中图分类号：TH185 文献标识码：A 文章编号：1000—4998f20151 ll一0017—03 目前的供水方式大都向着高效节能、自动可靠的 水量大、压力不足时 ，才启动加压泵 ，并在气压罐 的共 方 向发展_1]。然而 ，传统供水系统 (如恒速泵加压供水 、 同作用下给用户供水 (气压罐充入惰性气体 ，压力大 高位水塔供水等 )，在用水高峰期 ，水 的供给量常常低 时，水被压人气压罐 ，这样能储存一部分能量 ，当水压 于需求量，出现水压降低、供不应求的现象；反之，则出 降低时补给，可使加压泵工作于高效区间 ．达到节能降 现水压升高 ，造成能量的浪费 ，同时有可能导致水管爆 耗的 目的)。 裂或用水设备损坏…。因此 ，供水系统的出水恒定和经 2 仿人智能PlD控制 济效益是用户最关心的两个指标。 随着工程系统 的日益复杂化和对控制要求 的精确 2．1 原理 化 ，常规使用的 PID控制器在 面对非线性 、大 时滞性 、 仿人智能 PID控制的基本思想是采用分层控制机 难以精确建模的供水系统时 ，往往不能取得理想 的控 制 ，在上层通过特征辨识判别当前的工作状态 ，模拟操 制效果 。仿人智能控制 (HSIC)是以专家及操作者积累 作者 的控制行为 ；在底层采用常规 PID控制方法 ．辨识 的经验和知识进行推理描述的一种控制算法 ，这种算 工作状态并配置相应的 PID参数 ，实现多模态控制或 法模拟人的控制行为 ，对被控对象的先验知识要求不 决策。这种控制算法既反映出 PID控制的特点 ．又反映 高 ，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力 [2]。基于此 ，笔者 了人工操作的适应性 ，有其可行性E3 3。算法采用产生式 将仿人智能控制方法和传统 PID控制方法结合起来， 规则对专家经验进行描述 ，规则表示为： 吸取各 自的优点 ，形成仿人智能 PID控制方法 ，应用于 IF(condition)，THEN(action) 控制无塔恒压供水系统 。 这种基于规则的 if—then模型直观地描述 了人 的 直觉推理逻辑和各种定性的模糊信息，迅速准确。 1 无塔恒压供水系统模型 2．2 参数配置 无塔供水系统，顾名思义就是不建造水塔，不设置 在配置相应的 P、I、D( 、K 、KD)参数时，比例控制 水箱 ，占地少 ，安装方便 ，该系统充分利用 自来水管网 参数 是基于偏差 e调节的 ，当I e I较大时 ，比例控制 的原有压力 ，串联在市政管网上直接将水输送至用户 ， 并能根据用户用水量的变化调节变频器 ．进而调节水 泵运转 ，使水泵始终工作在高效 区，不仅节电效果 明 显 ，而且避免了水质的二次污染…。因此 ，它在高层建 筑 、居民小区 、