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1、恒壓供水控制系統(tǒng)自適應(yīng)模糊PID控制器設(shè)計(jì)和仿真 摘要：恒壓供水系統(tǒng)中控制系統(tǒng)復(fù)雜多變，控制參數(shù)測定不精確；文章提出了把PID控制與自適應(yīng)模糊控制結(jié)合在一起的一種自適應(yīng)模糊PID控制器應(yīng)用恒壓供水系統(tǒng)中，借助于PID參數(shù)的在線模糊自整定，實(shí)時(shí)修改PID參數(shù)，通過Matlab仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中始終處于優(yōu)化狀態(tài)。自適應(yīng)模糊PID控制器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用既可以提高系統(tǒng)控制性能，又能最大限度地節(jié)約供水系統(tǒng)能源。Abstract：Thecontrolsystemofconstantpressurewatersupplysystemiscom
2、plexandchangeful，andthecontrolparametersmeasurementisnotaccurate.ThepaperputsforwardaPIDcontrolandadaptivefuzzycontrolwithanadaptivefuzzyPIDcontrollerapplicationforconstantpressurewatersupplysystem，withthehelpofPIDparameterson-lineself-tuningfuzzyPIDparameters，real-timemodifi
3、cation，throughMatlabsimulationexperimentsysteminintherunningprocessisalwaysinoptimalcondition.AdaptivefuzzyPIDcontroller8usedinconstant-pressurewatersupplysystemcannotonlyimprovetheperformanceofthecontrolsystem，andthemaximumenergysavingwatersupplysystem.關(guān)鍵詞：自適應(yīng)模糊控制；PID控制；恒壓供水
4、；系統(tǒng)仿真Keywords：adaptivefuzzycontrol；PIDcontrol；constantpressurewatersupply；systemsimulation中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2014）09-0021-030引言隨著生活品質(zhì)的提高，人們對生活飲用水的要求也在不斷地提高，恒壓供水系統(tǒng)在多層及高層住宅用水和消防供水中得到了越來越廣泛地應(yīng)用?，F(xiàn)代的恒壓供水系統(tǒng)主要由水泵、變頻器及調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)構(gòu)成，整個(gè)控制系統(tǒng)控制復(fù)雜多變，控制參數(shù)一般不能精確測定。水泵作為一種典型的非線性負(fù)載，在運(yùn)行的過
5、程中其旋轉(zhuǎn)的速度與給定的信號(hào)之間具有滯后、慣性較大的特點(diǎn)。8如果采用常規(guī)的PID控制，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中因?yàn)椴荒芸煽康卣{(diào)整PID參數(shù)而無法實(shí)現(xiàn)管道壓力精確恒定控制，而且響應(yīng)速度比較慢。由于模糊控制不會(huì)過分依賴數(shù)學(xué)模型，因此，不需建立精確的過程模型。由于其不僅可以將人們的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為控制措施，還會(huì)根據(jù)那些時(shí)變的、非線性的和滯后的大慣性對象而保持良好的動(dòng)態(tài)特性。本文針對上述原因提出了模糊控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合而設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)模糊PID控制器。通過PID參數(shù)的在線模糊自整定能夠?qū)ID參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，從而確保了運(yùn)行過程中的系統(tǒng)始終處于優(yōu)化狀態(tài)，
6、不僅提高了系統(tǒng)的控制性能，還能夠最大限度的節(jié)約供水系統(tǒng)能源。1自適應(yīng)模糊PID的概念根據(jù)PID控制器的Kp、Ki、Kd的三個(gè)參數(shù)與偏差e、偏差的變化率ec之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行時(shí)不斷檢測e及ec，通過事先確定的關(guān)系，利用模糊推理的方法，在線自動(dòng)修改控制器PID參數(shù)。因?yàn)閰?shù)可自動(dòng)調(diào)整，所以自適應(yīng)模糊PID控制能解決系統(tǒng)的非線性問題。由于常規(guī)PID只能夠利用一組固定的參數(shù)進(jìn)行控制，因此，將模糊推理引入控制系統(tǒng)并在PID初值的基礎(chǔ)上通過增加修正參數(shù)進(jìn)行整定，從而對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行改善。2自適應(yīng)模糊PID控制器設(shè)計(jì)2.1恒壓供水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立8在
7、供水系統(tǒng)的二級泵房中，可以將水泵從初始狀態(tài)開始向管網(wǎng)供水的變頻調(diào)速恒壓控制系統(tǒng)分為零壓過程和壓力上升兩個(gè)過程。在零壓過程中，由于經(jīng)處理的水由水泵從清水池送到管網(wǎng)中，因此可認(rèn)為壓力基本保持零，屬于純滯后過程；由于在壓力上升過程中，水泵逐漸用水充滿整個(gè)管理，從而壓力不斷增加并達(dá)到穩(wěn)定，因此是一個(gè)具有慣性的一階環(huán)節(jié)。因此，可將水泵管道系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型等效為帶有純滯后環(huán)節(jié)的一階慣性環(huán)節(jié)，而系統(tǒng)中繼電器控制轉(zhuǎn)換、壓力檢測等其他控制和檢測環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間與供水系統(tǒng)中水壓上升或下降的時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間相比可以忽略不計(jì)，由此得到供水系統(tǒng)的近似模型：G（s）
8、=■e■式中：K——系統(tǒng)的總增益T——系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)τ——系統(tǒng)的滯后時(shí)間需要采用離線開環(huán)階躍響應(yīng)的方法確定參數(shù)K、T、τ，其具體方法
