模糊控制恒压供水系统的设计.pdf

第21卷第6期机电产品开崖与崭VO1．21．No．6

2008年11月Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsNov．,2008

模糊控制恒压供水系统的设计

俞梁英

(苏州经贸职业技术学院机电系，江苏苏州215031)

摘要：介绍了一种模糊控制的恒压供水系统软硬件的实现思想和方法。针对供水系统普遍存在的大滞

后和惯性的特点．提出一种模糊控制方法。并对该控制算法进行研究和计算机仿真．给出了基

于MALTLAB的系统仿真结果．仿真实验表明：模糊控制克服了传统PID控制设计中参数调整

困难等问题，同时具有动态响应快、稳态性能好、超调量小和鲁棒性强等优点，实现了对供水

系统中的管网压力恒值控制。

关键词：恒压供水；PID控制；模糊控制；仿真

中图分类号：rI1P273+．4文献标识码：A文章编号：1002—6673(2008)06—171—03

合适的控制量，具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特

0引言

点，本文将在恒压供水系统中探讨一种模糊控制算法，

众所周知．水是生产生活中不可缺少的重要组成部并结合MATLAB进行仿真。结果表明模糊控制的恒压供

分．在节水节能己成为时代特征的历史条件下．我们这水系统更具有良好的恒压效果。

个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、小

1变频恒压供水系统结构框图和工作原理

区供水、高层建筑供水等方面技术一直比较落后，自动

化程度低。主要是由于受陈旧的供水设备和输送管路的恒压供水系统是由模糊控制器、变频器、压力传感器

限制，在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出及水泵机组等组成的环控制系统。系统如图1所示。

现水压降低发生供不应求的现象。传统的解决办法是采

用高位水箱、水塔和各种气压罐进行蓄水加压。依赖挡

板和阀门的阻力调节水流量。这种靠水的势能或气压供

水方式具有占地面积大、投资高、水泵电机启动频繁、

耗电多、管网水压不稳、爆管现象频繁、漏失严重等缺

点；不仅生活用水容易受到二次污染，而且水泵电机的

频繁开启使设备故障率高，检修、维护也存在困难，而

且像水塔这样传统的供水系统，在维护和升级系统方

面，也是非常昂贵的．因此现在已经基本上被淘汰。随

着交流电机变频调速的飞速发展，已有多种恒压供水系图1变频恒压供水系统框图

统出现。使供水质量有了很大改善。但在压力闭环中采Fig．1FrequencyconversionconstantpressurewaterSupply

用的控制方式大多为PID控制。在系统运行中由于存在systemdiagram

不确定因素、干扰以及元器件老化等原因。参数需重新工作原理是根据管道流量的变化，控制变频器的频

整定。常规的PID控制方式就难以保证在任何条件下系率，调节水泵转速，以保证水泵出水口压力恒定。当已

统始终具有最佳的控制性能。起动的水泵不能满足管道流量要求时，把变频器驱动的

模糊控制是建立在人工经验基础之上。无需知道控水泵切换至工频电源，并用变频器起动另一台泵，或者

当变频器驱动的水泵运行于频率下限时，水压仍然过

制对象的数学模型，它采用语言变