基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统设计研究

吴啸雄+施纪伟

摘 要 规模偏大的供水系统，要安设可用的供水管网。布设好的管网，带有复杂的特性，且涵盖偏多的弯管。管控对象带有高阶次、耦合特性强、非线性的总状态。在这样的态势下，很难创设可用的表达式，对解析得来的模型，予以闭环管控。为此，接纳了模糊架构下的PID路径，以便管控这一恒压系统。变频调速特有的恒压供水，提升了原有的稳定性，以及可靠性。

关键词 模糊PID控制；变频调速恒压供水；控制系统

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0062-02

惯用的供水系统，带有非线性这一总特性。若用水量更替，那么系统固有的运行态势，也会随之更替。若预设了固定参数，就很难适应如上的更替，管控的质量不佳，且系统缺失应有的稳定性。若参数更替不正常，那么接纳新颖的模糊控制，可以把惯用的PID路径，引入自动调和的范畴内。自调整架构下的模糊控制，创设了可用的恒压供水。这就维护好了应有的自适应，提升原有的管控实效。

1 概要的系统架构

依循设定好的系统任务，整合起惯常用到的变频器，以及PLC、I/O模块（包括数字量模块与模拟量模块）。接纳了同步切换这一管控方式，这是因为，同步态势下的切换，带有管控精度高、算法很灵活、便于调和参数等特有优势。锁相环架构下的同步切换，衔接起了软硬件，带有最优情形下的性价比。

用水量不断更替，用水及关联的供水，带有供水压力这一范畴的偏大差别。系统经由设定好的传感器，整合起惯用的电气控制、特有规格的水泵机组。这样一来，就形成反馈架构下的闭环控制。压力传感器特有的输出信号，比对预设的压力信号，带有偏低的总倾向。衔接好的主控单元，要管控现有的变频器，选取总线通讯这一控制路径。在这以后，就调和了泵体固有的转速，实现了可用的闭环控制。

若要调和压力，以便预设闭环调节，那么查验出来的供水压力，不能满足预设的体系要求。这样的态势下，就要切断既有的闭环控制，更替成同步态势下的控制电路，以便调和变频器特有的输出频率。变频器这一范畴的输出频率，要等同预设的工频电源。若如上的两种电压，带有同频同向这一总倾向，则衔接着的主控单元，会发出特有的控制指令，以便切换现有的两类电源。切断同步态势下的控制电路，重新启动既有的另一机组，继续去管控水压。

2 模糊控制特有的设计路径

供水系统衔接的闭环系统，若预设了PID架构下的控制器，则要安设单输入架构的模糊控制。这一控制配件，会把误差特有的变动概率，看成可用的输入变量。这样做，折射了管控对象现有的动态特性，为此，能获取最佳情形下的控制成效。测量得来的输入变量，是真实态势下的误差变动，被设定成e。惯常的输出变量，是经由修正的新变量。误差变动特有的量化因子，被设定成k。这样一来，就运算出了控制量特有的比例因子。模糊控制这一范畴的语言，关系着实测得来的水压变动、预设的隶属函数。经由模糊推理，还可以描画出系统特有的曲面图。

3 PID架构下的控制设计

恒压态势下的供水系统，要依循查验出来的多样信息，来辨识模糊控制的可用方式。具体而言，自调整架构下的修正因子、PID特有的控制路径，都能预设变频调速这一体系。在确认前，要明晰真实测量得来的水压数值，比对预设的误差数值，求得可用的选择条件。在误差许可的预设范畴内，接纳自调整架构下的修正因子，创设最佳的模糊管控。这样做，能提快原有的响应速率，提升原有的适应性能。若预设了偏小的误差范畴，那么接纳PID特有的控制路径，能消除惯常见到的静态误差，提升预设的管控精度。与此同时，若要更替预设的控制策略，则造成体系更替。因此，为了限缩这样的更替频率，在特有的切换点，不要频繁切换，以便维持接续的上个动作。

选取出来的控制策略，涵盖了如下层级：

1）把运算得来的误差数值，当成可用的切换条件，接纳了修正因子特有的模糊控制。运算得来的误差，被设定成E。若许可偏大误差，则整体架构下的响应速率，也会被提快。

2）伴随原有的误差更替，系统会自动去调和预设的修正因子。这样做，也增添了原有的适应特性。

3）在设定好的切换点，在体系许可的特有范畴内，维持惯常的上次动作。

4）若许可范畴内的误差偏小，那么接纳PID路径下的控制，消除掉惯常见到的静态误差，提升原有的管控精度。

4 描画出仿真模型

真正建构起来的供水系统，很难预设数学模型。为此，预设了供水这一范畴的近似模型。在选取出来的软件以内，进行如上的模型仿真。PID特有的控制算法，能辨识供水系统现有的实效。供水系统惯常涵盖了这一特性：从原初的状态，更替到接续的管网供水，在这样的流程以内，水泵原初的压力，会不断递增，这就创设出了可用的恒压过程。这样的压力递增，可以等同预设的常数，被划归成特有的惯性环节。

恒压流程以内，保持原初的压力数值，带有纯滞后的总倾向。变频器及衔接着的电机，类似惯用的死区时间。与此同时，时间常数特有的一阶惯性，应当被调和。异步态势下的变频调速，在预设的低频范畴以内，受到偏多的电阻干扰、区段以内的漏电抗。这样一来，电动机固有的启动转矩，会随同原有的频率限缩，而慢慢被限缩。为了缩减这一启动时间，则要预设最优情形下的启动频率。只有这样，才能增添原有的启动转矩，同时缩减耗费掉的电流。

通常而言，最优范畴以内的启动频率，应被管控在24赫兹。最优的这一频率之前，就是系统固有的死区范畴。比对测量得来的时间常数、测量得来的滞后时间，其他范畴内的多样常数，都可被忽视掉。可忽视掉的常数，涵盖了继电管控的转换、固有的压力更替。为此，描画出来的供水模型，串联着纯滞后这一区段，以及死区这一区段。

PID预设的变频调速，耗费掉偏长时间，且涵盖了偏大的超调量。PID架构下的控制积分，是为提升原有的稳态精度，以便实现预设的误差调节。然而，积分带有滞后的总倾向，也带有动态超调这一倾向。偏大的超调，与设定好的调节目的，是没能吻合的。除此以外，若要经由人工调节，寻找到最佳范畴以内的参数，并设定出最优态势下的动静性能，也是带有偏大难度的。维持既有的控制参数，更替既有的控制对象，仍能维持惯常的系统稳定。

5 结束语

要预设最佳情形下的供水管网，就应明晰管网特有的瞬时压力；经由智能管控的路径，实现自动态势下的电机调速。自动调节惯用的水泵电机，会同时投入预设的体系，这样一来，管网主干衔接着的出口压力，就被管控在恒定数值。比对惯常见到的恒速泵、水塔高位态势下的供水、气压罐特有的供水系统，变频调速特有的供水系统，带有灵活特性，且限缩了占地面积，设备耗费掉的金额也少。PID架构下的模糊控制，还提升了原有的稳定特性，节省了原有的耗费水能。

参考文献

[1]王瑞兰.基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统[J].潍坊学院学报，2007（06）.

[2]文乐，高林，戴义平.透平压缩机组的模糊PID控制与特性研究[J].西安交通大学学报，2011（07）.

[3]周兵，赵保华.汽车主动悬架自适应模糊PID控制仿真研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2009（12）.

作者简介

吴啸雄（1987-），男，浙江杭州人，助理工程师，本科，研究方向：工业自动化控制。

施纪伟（1987-），男，江苏泰州人，助理工程师，本科，研究方向：工业自动化控制。endprint

摘 要 规模偏大的供水系统，要安设可用的供水管网。布设好的管网，带有复杂的特性，且涵盖偏多的弯管。管控对象带有高阶次、耦合特性强、非线性的总状态。在这样的态势下，很难创设可用的表达式，对解析得来的模型，予以闭环管控。为此，接纳了模糊架构下的PID路径，以便管控这一恒压系统。变频调速特有的恒压供水，提升了原有的稳定性，以及可靠性。

关键词 模糊PID控制；变频调速恒压供水；控制系统

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0062-02

惯用的供水系统，带有非线性这一总特性。若用水量更替，那么系统固有的运行态势，也会随之更替。若预设了固定参数，就很难适应如上的更替，管控的质量不佳，且系统缺失应有的稳定性。若参数更替不正常，那么接纳新颖的模糊控制，可以把惯用的PID路径，引入自动调和的范畴内。自调整架构下的模糊控制，创设了可用的恒压供水。这就维护好了应有的自适应，提升原有的管控实效。

1 概要的系统架构

依循设定好的系统任务，整合起惯常用到的变频器，以及PLC、I/O模块（包括数字量模块与模拟量模块）。接纳了同步切换这一管控方式，这是因为，同步态势下的切换，带有管控精度高、算法很灵活、便于调和参数等特有优势。锁相环架构下的同步切换，衔接起了软硬件，带有最优情形下的性价比。

用水量不断更替，用水及关联的供水，带有供水压力这一范畴的偏大差别。系统经由设定好的传感器，整合起惯用的电气控制、特有规格的水泵机组。这样一来，就形成反馈架构下的闭环控制。压力传感器特有的输出信号，比对预设的压力信号，带有偏低的总倾向。衔接好的主控单元，要管控现有的变频器，选取总线通讯这一控制路径。在这以后，就调和了泵体固有的转速，实现了可用的闭环控制。

若要调和压力，以便预设闭环调节，那么查验出来的供水压力，不能满足预设的体系要求。这样的态势下，就要切断既有的闭环控制，更替成同步态势下的控制电路，以便调和变频器特有的输出频率。变频器这一范畴的输出频率，要等同预设的工频电源。若如上的两种电压，带有同频同向这一总倾向，则衔接着的主控单元，会发出特有的控制指令，以便切换现有的两类电源。切断同步态势下的控制电路，重新启动既有的另一机组，继续去管控水压。

2 模糊控制特有的设计路径

供水系统衔接的闭环系统，若预设了PID架构下的控制器，则要安设单输入架构的模糊控制。这一控制配件，会把误差特有的变动概率，看成可用的输入变量。这样做，折射了管控对象现有的动态特性，为此，能获取最佳情形下的控制成效。测量得来的输入变量，是真实态势下的误差变动，被设定成e。惯常的输出变量，是经由修正的新变量。误差变动特有的量化因子，被设定成k。这样一来，就运算出了控制量特有的比例因子。模糊控制这一范畴的语言，关系着实测得来的水压变动、预设的隶属函数。经由模糊推理，还可以描画出系统特有的曲面图。

3 PID架构下的控制设计

恒压态势下的供水系统，要依循查验出来的多样信息，来辨识模糊控制的可用方式。具体而言，自调整架构下的修正因子、PID特有的控制路径，都能预设变频调速这一体系。在确认前，要明晰真实测量得来的水压数值，比对预设的误差数值，求得可用的选择条件。在误差许可的预设范畴内，接纳自调整架构下的修正因子，创设最佳的模糊管控。这样做，能提快原有的响应速率，提升原有的适应性能。若预设了偏小的误差范畴，那么接纳PID特有的控制路径，能消除惯常见到的静态误差，提升预设的管控精度。与此同时，若要更替预设的控制策略，则造成体系更替。因此，为了限缩这样的更替频率，在特有的切换点，不要频繁切换，以便维持接续的上个动作。

选取出来的控制策略，涵盖了如下层级：

1）把运算得来的误差数值，当成可用的切换条件，接纳了修正因子特有的模糊控制。运算得来的误差，被设定成E。若许可偏大误差，则整体架构下的响应速率，也会被提快。

2）伴随原有的误差更替，系统会自动去调和预设的修正因子。这样做，也增添了原有的适应特性。

3）在设定好的切换点，在体系许可的特有范畴内，维持惯常的上次动作。

4）若许可范畴内的误差偏小，那么接纳PID路径下的控制，消除掉惯常见到的静态误差，提升原有的管控精度。

4 描画出仿真模型

真正建构起来的供水系统，很难预设数学模型。为此，预设了供水这一范畴的近似模型。在选取出来的软件以内，进行如上的模型仿真。PID特有的控制算法，能辨识供水系统现有的实效。供水系统惯常涵盖了这一特性：从原初的状态，更替到接续的管网供水，在这样的流程以内，水泵原初的压力，会不断递增，这就创设出了可用的恒压过程。这样的压力递增，可以等同预设的常数，被划归成特有的惯性环节。

恒压流程以内，保持原初的压力数值，带有纯滞后的总倾向。变频器及衔接着的电机，类似惯用的死区时间。与此同时，时间常数特有的一阶惯性，应当被调和。异步态势下的变频调速，在预设的低频范畴以内，受到偏多的电阻干扰、区段以内的漏电抗。这样一来，电动机固有的启动转矩，会随同原有的频率限缩，而慢慢被限缩。为了缩减这一启动时间，则要预设最优情形下的启动频率。只有这样，才能增添原有的启动转矩，同时缩减耗费掉的电流。

通常而言，最优范畴以内的启动频率，应被管控在24赫兹。最优的这一频率之前，就是系统固有的死区范畴。比对测量得来的时间常数、测量得来的滞后时间，其他范畴内的多样常数，都可被忽视掉。可忽视掉的常数，涵盖了继电管控的转换、固有的压力更替。为此，描画出来的供水模型，串联着纯滞后这一区段，以及死区这一区段。

PID预设的变频调速，耗费掉偏长时间，且涵盖了偏大的超调量。PID架构下的控制积分，是为提升原有的稳态精度，以便实现预设的误差调节。然而，积分带有滞后的总倾向，也带有动态超调这一倾向。偏大的超调，与设定好的调节目的，是没能吻合的。除此以外，若要经由人工调节，寻找到最佳范畴以内的参数，并设定出最优态势下的动静性能，也是带有偏大难度的。维持既有的控制参数，更替既有的控制对象，仍能维持惯常的系统稳定。

5 结束语

要预设最佳情形下的供水管网，就应明晰管网特有的瞬时压力；经由智能管控的路径，实现自动态势下的电机调速。自动调节惯用的水泵电机，会同时投入预设的体系，这样一来，管网主干衔接着的出口压力，就被管控在恒定数值。比对惯常见到的恒速泵、水塔高位态势下的供水、气压罐特有的供水系统，变频调速特有的供水系统，带有灵活特性，且限缩了占地面积，设备耗费掉的金额也少。PID架构下的模糊控制，还提升了原有的稳定特性，节省了原有的耗费水能。

参考文献

[1]王瑞兰.基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统[J].潍坊学院学报，2007（06）.

[2]文乐，高林，戴义平.透平压缩机组的模糊PID控制与特性研究[J].西安交通大学学报，2011（07）.

[3]周兵，赵保华.汽车主动悬架自适应模糊PID控制仿真研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2009（12）.

作者简介

吴啸雄（1987-），男，浙江杭州人，助理工程师，本科，研究方向：工业自动化控制。

施纪伟（1987-），男，江苏泰州人，助理工程师，本科，研究方向：工业自动化控制。endprint

摘 要 规模偏大的供水系统，要安设可用的供水管网。布设好的管网，带有复杂的特性，且涵盖偏多的弯管。管控对象带有高阶次、耦合特性强、非线性的总状态。在这样的态势下，很难创设可用的表达式，对解析得来的模型，予以闭环管控。为此，接纳了模糊架构下的PID路径，以便管控这一恒压系统。变频调速特有的恒压供水，提升了原有的稳定性，以及可靠性。

关键词 模糊PID控制；变频调速恒压供水；控制系统

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0062-02

惯用的供水系统，带有非线性这一总特性。若用水量更替，那么系统固有的运行态势，也会随之更替。若预设了固定参数，就很难适应如上的更替，管控的质量不佳，且系统缺失应有的稳定性。若参数更替不正常，那么接纳新颖的模糊控制，可以把惯用的PID路径，引入自动调和的范畴内。自调整架构下的模糊控制，创设了可用的恒压供水。这就维护好了应有的自适应，提升原有的管控实效。

1 概要的系统架构

依循设定好的系统任务，整合起惯常用到的变频器，以及PLC、I/O模块（包括数字量模块与模拟量模块）。接纳了同步切换这一管控方式，这是因为，同步态势下的切换，带有管控精度高、算法很灵活、便于调和参数等特有优势。锁相环架构下的同步切换，衔接起了软硬件，带有最优情形下的性价比。

用水量不断更替，用水及关联的供水，带有供水压力这一范畴的偏大差别。系统经由设定好的传感器，整合起惯用的电气控制、特有规格的水泵机组。这样一来，就形成反馈架构下的闭环控制。压力传感器特有的输出信号，比对预设的压力信号，带有偏低的总倾向。衔接好的主控单元，要管控现有的变频器，选取总线通讯这一控制路径。在这以后，就调和了泵体固有的转速，实现了可用的闭环控制。

若要调和压力，以便预设闭环调节，那么查验出来的供水压力，不能满足预设的体系要求。这样的态势下，就要切断既有的闭环控制，更替成同步态势下的控制电路，以便调和变频器特有的输出频率。变频器这一范畴的输出频率，要等同预设的工频电源。若如上的两种电压，带有同频同向这一总倾向，则衔接着的主控单元，会发出特有的控制指令，以便切换现有的两类电源。切断同步态势下的控制电路，重新启动既有的另一机组，继续去管控水压。

2 模糊控制特有的设计路径

供水系统衔接的闭环系统，若预设了PID架构下的控制器，则要安设单输入架构的模糊控制。这一控制配件，会把误差特有的变动概率，看成可用的输入变量。这样做，折射了管控对象现有的动态特性，为此，能获取最佳情形下的控制成效。测量得来的输入变量，是真实态势下的误差变动，被设定成e。惯常的输出变量，是经由修正的新变量。误差变动特有的量化因子，被设定成k。这样一来，就运算出了控制量特有的比例因子。模糊控制这一范畴的语言，关系着实测得来的水压变动、预设的隶属函数。经由模糊推理，还可以描画出系统特有的曲面图。

3 PID架构下的控制设计

恒压态势下的供水系统，要依循查验出来的多样信息，来辨识模糊控制的可用方式。具体而言，自调整架构下的修正因子、PID特有的控制路径，都能预设变频调速这一体系。在确认前，要明晰真实测量得来的水压数值，比对预设的误差数值，求得可用的选择条件。在误差许可的预设范畴内，接纳自调整架构下的修正因子，创设最佳的模糊管控。这样做，能提快原有的响应速率，提升原有的适应性能。若预设了偏小的误差范畴，那么接纳PID特有的控制路径，能消除惯常见到的静态误差，提升预设的管控精度。与此同时，若要更替预设的控制策略，则造成体系更替。因此，为了限缩这样的更替频率，在特有的切换点，不要频繁切换，以便维持接续的上个动作。

选取出来的控制策略，涵盖了如下层级：

1）把运算得来的误差数值，当成可用的切换条件，接纳了修正因子特有的模糊控制。运算得来的误差，被设定成E。若许可偏大误差，则整体架构下的响应速率，也会被提快。

2）伴随原有的误差更替，系统会自动去调和预设的修正因子。这样做，也增添了原有的适应特性。

3）在设定好的切换点，在体系许可的特有范畴内，维持惯常的上次动作。

4）若许可范畴内的误差偏小，那么接纳PID路径下的控制，消除掉惯常见到的静态误差，提升原有的管控精度。

4 描画出仿真模型

真正建构起来的供水系统，很难预设数学模型。为此，预设了供水这一范畴的近似模型。在选取出来的软件以内，进行如上的模型仿真。PID特有的控制算法，能辨识供水系统现有的实效。供水系统惯常涵盖了这一特性：从原初的状态，更替到接续的管网供水，在这样的流程以内，水泵原初的压力，会不断递增，这就创设出了可用的恒压过程。这样的压力递增，可以等同预设的常数，被划归成特有的惯性环节。

恒压流程以内，保持原初的压力数值，带有纯滞后的总倾向。变频器及衔接着的电机，类似惯用的死区时间。与此同时，时间常数特有的一阶惯性，应当被调和。异步态势下的变频调速，在预设的低频范畴以内，受到偏多的电阻干扰、区段以内的漏电抗。这样一来，电动机固有的启动转矩，会随同原有的频率限缩，而慢慢被限缩。为了缩减这一启动时间，则要预设最优情形下的启动频率。只有这样，才能增添原有的启动转矩，同时缩减耗费掉的电流。

通常而言，最优范畴以内的启动频率，应被管控在24赫兹。最优的这一频率之前，就是系统固有的死区范畴。比对测量得来的时间常数、测量得来的滞后时间，其他范畴内的多样常数，都可被忽视掉。可忽视掉的常数，涵盖了继电管控的转换、固有的压力更替。为此，描画出来的供水模型，串联着纯滞后这一区段，以及死区这一区段。

PID预设的变频调速，耗费掉偏长时间，且涵盖了偏大的超调量。PID架构下的控制积分，是为提升原有的稳态精度，以便实现预设的误差调节。然而，积分带有滞后的总倾向，也带有动态超调这一倾向。偏大的超调，与设定好的调节目的，是没能吻合的。除此以外，若要经由人工调节，寻找到最佳范畴以内的参数，并设定出最优态势下的动静性能，也是带有偏大难度的。维持既有的控制参数，更替既有的控制对象，仍能维持惯常的系统稳定。

5 结束语

要预设最佳情形下的供水管网，就应明晰管网特有的瞬时压力；经由智能管控的路径，实现自动态势下的电机调速。自动调节惯用的水泵电机，会同时投入预设的体系，这样一来，管网主干衔接着的出口压力，就被管控在恒定数值。比对惯常见到的恒速泵、水塔高位态势下的供水、气压罐特有的供水系统，变频调速特有的供水系统，带有灵活特性，且限缩了占地面积，设备耗费掉的金额也少。PID架构下的模糊控制，还提升了原有的稳定特性，节省了原有的耗费水能。

参考文献

[1]王瑞兰.基于模糊PID控制的变频调速恒压供水控制系统[J].潍坊学院学报，2007（06）.

[2]文乐，高林，戴义平.透平压缩机组的模糊PID控制与特性研究[J].西安交通大学学报，2011（07）.

[3]周兵，赵保华.汽车主动悬架自适应模糊PID控制仿真研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2009（12）.

作者简介

吴啸雄（1987-），男，浙江杭州人，助理工程师，本科，研究方向：工业自动化控制。

施纪伟（1987-），男，江苏泰州人，助理工程师，本科，研究方向：工业自动化控制。endprint