恒压供水泵站节能系统的仿人智能控制策略.pdfVIP

第33卷 第10期 四 川 兵 工 学 报 2012年 1O月 【信息科学与控制工程】 恒压供水泵站节能系统的仿人智能控制策略 范 磊 (重庆建工集团第二建设有限公司，重庆 400030) 摘要：针对供水泵站存在的供水不稳定与能耗大的问题，探讨了恒压供水泵站节能系统的仿人智能控制策略。总结 了供水系统的控制论特性 ，讨论了变频调速节能的原理 ，研究了系统的控制策略，基于仿人智能控制策略，构造了恒 压供水系统的控制算法。在Matlab环境下，借助Simulink工具箱搭建系统仿真模型的实验显示，该控制算法有较强 的鲁棒性和 良好的动、静态控制品质。研究结果表明，所提出控制策略对恒压供水泵站节能系统是可行与有效的。 关键词 ：供水泵站；变频器；监控系统 ；仿人智能控制 中图分类号 ：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006—0707(2012)10—0093—04 水是生命之源，直接关系到人们的生活质量。供水系统 化程度高，易于用定量数学方法进行描述或建模 ，供水过程 是基础设施 ，但是在供水设施建设中，往往重硬件，比如重管 控制是半结构化与非结构化控制问题。④ 过程的复杂性包 网管线、供水泵站的硬件建设 ，而对软件功能重视不够，导致 括通常意义下的操作对象和所处的环境，由于关系错综复 供水质量不尽人意。典型的例子是供水流量难 以调节，供水 杂，各要素的高度耦合 ，互相制约，外部环境又极其复杂 ，传 质量差 ，时大时小，能源消耗大。在现代供水泵站建设中既 统控制缺乏有效的解决方法。⑤ 基于数学模型的控制存在 要节能，又要保证供水稳定性 ，以下结合工程实践讨论恒压 鲁棒性与灵敏度之间的矛盾，复杂供水过程则可能由于条件 供水泵站节能系统的仿人智能控制策略相关问题。 的改变使整个控制系统崩溃，如压力过大导致管网崩溃，即 系统的可靠性问题。 1 控制论特性及存在 问题 无论采用什么样的控制手段 ，供水系统必须满足用户用 水需求 ，因此供水系统的控制 目标是在满足用户对供水要求 供水系统是一个复杂系统，其供水过程是一个复杂的不 的前提下，尽可能减少环境污染和节约能源。上述存在问题 确定性过程。比如用户用水最突出的特点是随机的，很难预 决定了用传统方法是难以对供水过程进行有效控制的，必须 料哪个社区、哪个用户需要用水?什么时候用水?用水数量 探索更有效的节约能源策略与控制方法。 是多少?等等。就供水系统而言，以宏观角度考虑 ，供水过 程往往表现出以下几个方面的控制论特性 ：系统参数的未知 2 基于变频调速的节能技术 性、时变性、随机性和分散性；过程严重的非线性 ；过程变量 间的关联性；环境干扰的未知性、多样性和随机性。这些特 供水是通过供水泵站的电动机驱动水泵执行的，因此如 性导致采用传统控制方法很难达到人们期望的控制 目标。 何控制电动机的运行模式是节能的关键，按照电机理论 ，电 因其属于不确定性复杂过程，难以建立过程模型，传统控制 机转速公式为 n=6 1一s) 方法是无能为力的。 — — ‘— —— — —— — —一 存在问题主要表现：① 传统控制策略(例如PID控制) P 是基于数学模型的控制 ，即认为控制、过程及干扰的模型是 式中：n是电动机的实际转速；，为供电电源频率；S是转差 已知的或者是通