離心泵恒壓供水控制性能試驗(yàn)與節(jié)能控制策略研究.pdf

1、變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)以其節(jié)能、安全等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，在保證生活、生產(chǎn)需要的同時(shí)，有力地促進(jìn)了節(jié)能減排的開展。供水系統(tǒng)具有時(shí)變性、時(shí)滯性、非線性等特點(diǎn)，而在實(shí)際應(yīng)用中常使用恒定參數(shù)的PID對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行恒壓控制，容易造成壓力波動(dòng)，不能保證供水品質(zhì)。目前研究的重點(diǎn)側(cè)重于供水系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，缺乏對(duì)以下問題的研究:(1)離心泵恒壓試驗(yàn)中常通過改變閘閥開度來(lái)調(diào)節(jié)工況具有隨意性，不定量，響應(yīng)速度慢等，不能準(zhǔn)確反映供水系統(tǒng)

2、工況調(diào)節(jié)情況;(2)缺乏對(duì)采用恒定參數(shù)PID的恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行控制性能試驗(yàn);(3)缺乏利用試驗(yàn)從模型結(jié)構(gòu)和特征參數(shù)來(lái)研究恒壓供水運(yùn)行機(jī)理。針對(duì)這些問題，本文開展了以下研究:
　　 (1)建立了基于變頻器內(nèi)置PID控制器的離心泵閉環(huán)恒壓供水試驗(yàn)系統(tǒng)。通過改進(jìn)水泵系統(tǒng)的調(diào)閥結(jié)構(gòu)，模擬用戶使用情況，使系統(tǒng)能通過調(diào)節(jié)快速球閥組合定量地實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制時(shí)近似階躍的輸入擾動(dòng)。
　　 (2)為研究離心泵恒壓供水系統(tǒng)的控制性能，利用臨界比例

3、度法整定一組PID參數(shù)，在離心泵合理的調(diào)速范圍內(nèi)采用該參數(shù)進(jìn)行恒定參數(shù)PID離心泵閉環(huán)恒壓控制性能試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，恒定參數(shù)的PID控制在一定工況范圍內(nèi)能適應(yīng)離心泵恒壓供水系統(tǒng)，但在工況變化較快，工況變化范圍較大時(shí)，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，超調(diào)加劇，不能滿足性能要求，需要重新整定PID參數(shù)。
　　 (3)為對(duì)水泵系統(tǒng)進(jìn)行模型辨識(shí)，在不同球閥組合下，通過瞬間改變輸入頻率，對(duì)水泵系統(tǒng)進(jìn)行開環(huán)階躍響應(yīng)試驗(yàn)。辨識(shí)結(jié)果顯示:降頻時(shí)辨識(shí)模型的時(shí)間常數(shù)較

4、升頻的大，響應(yīng)過程慢;球閥打開的越多，即用水量越大，滯后時(shí)間越大，而比例系數(shù)隨著用水量的增加而減小，供水系統(tǒng)的調(diào)壓作用效率隨用水量的增加而變低，印證了水泵調(diào)速有一定范圍的高效區(qū);水泵系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)并不是恒定不變的，而是隨著系統(tǒng)構(gòu)成和工況變化變化的，在一定范圍降頻、工況變化小等一些工況中可以認(rèn)為是一階慣性加時(shí)滯的模型，但在升頻和工況較復(fù)雜時(shí)，系統(tǒng)變?yōu)槎A慣性加時(shí)滯的模型，模型結(jié)構(gòu)變復(fù)雜。
　　 (4)設(shè)計(jì)了參數(shù)自適應(yīng)模糊PID控制

5、器，并通過Simulink分別采用了參數(shù)自適應(yīng)模糊PID、恒定參數(shù)PID和模糊控制進(jìn)行仿真試驗(yàn)，仿真結(jié)果表明采用參數(shù)自適應(yīng)模糊PID的控制效果比采用恒定參數(shù)PID超調(diào)量小，上升時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間短，而采用模糊控制時(shí)，雖然超調(diào)量較少，但是系統(tǒng)輸出易在穩(wěn)態(tài)值附近振蕩，穩(wěn)態(tài)性能較差。并采用LabVIEW編寫了供水系統(tǒng)參數(shù)自適應(yīng)模糊PID的測(cè)控程序，利用虛擬儀器，在變頻器外部控制模式下，進(jìn)行了恒壓控制試驗(yàn)，試驗(yàn)表明參數(shù)自適應(yīng)模糊PID能很好地適應(yīng)供