[实用新型]基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热网监控系统及计算机控制系统，具体地说，涉及一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统。 

背景技术

换热站系统是一个具有时变、滞后等特性的多变量系统，特别是在温度控制中表现更明显。在换热站温度控制中大多采用常规的PID控制作为主要控制方式。换热站系统中室外温度、二次供水温度、二次回水温度等参数的变化都对换热系统的控制有直接影响，当波动较大时，会使整个换热控制系统出现振荡现象，严重影响换热站安全运行，如果电动调节阀控制得不好将直接关系到热用户的使用温度，常规的PID调节器虽然具有控制简单，容易实现，响应速度快等优点，但是单独采用PID控制的效果不是特别理想。而自寻优控制器具有无须建立被控对象的数学模型，对被控对象的非线性和时变性具有一定的适应能力，具有准确性高、鲁棒性好等特点，但是寻优过程缓慢，在负荷波动较大的情况下不能及时的调整换热站的运行参数。 

 基于此，如何发明一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，将PID控制器与自寻优控制器相结合，利用PID控制的快速性和自寻优控制精确性，在控制的前期采用PID控制，在后期采用自寻优控制，并通过热网监控中心的智能分析实现对二次供水温度的精确控制，满足快速性和准确性两个特点，节省换热站的能源，提高热网的运行效率，是本实用新型主要解决的问题。 

发明内容

 本实用新型克服了现有技术和方法的不足，提出了一种基于温度补偿的PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，能够完成系统在各种工况负荷变化情况下自动运行的功能，可以提高换热站的运行效率，降低人员成本，调高了设备的使用寿命。 

  为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统，包括温度采集模块（1）、通讯模块（2）、PID-自寻优控制器（3）、通讯模块（4）和热网监控中心（5），其特征在于：温度采集模块（1）采集室外温度、二次供/二次回水温度，将采集的信息通过通讯模块（2）发送到PID-自寻优控制器（3），并通过通讯模块（4）发送到热网监控中心（5），热网监控中心（5）通过智能分析、动态显示和预警报警，将监控指令发送到PID-自寻优控制器（3），根据设定的流程，对电动调节阀进行PID控制和自寻优控制的切换。

 进一步的，热网监控中心（5）利用温度采集模块（1）中的室外温度传感器，二次供水温度传感器和二次回水温度传感器采集的室外温度、二次供水温度和二次回水温度，结合系统水循环时间周期、不同时段和时期热量需求的变化信息，自动生成的温度上升和下降的运行曲线，建立二次供水温度的补偿温度理论模型，并将输出值传送给PID-自寻优控制器（3），通过执行设备实现对二次供水温度的调节。同时系统根据热网监控中心（5）的温度运行曲线，设定滚动自寻优算法的相关参数，如：寻优步长、寻优周期、选择误差等，接着根据二次供水温度补偿值的变化，判断系统采用温度PID调节回路还是自寻优控制回路对换热站进行控制，最后再将运行的数值上传到热网监控中心（5）。

又进一步的，所述热网监控中心（5）包括操作员站，视频监控站，服务器工作站，打印机，主要用于监控换热站的温度、压力、流量、阀位、阀门开度等参数信息，并利用这些信息实时给出调节控制指令。 

  再进一步的，在PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统的信号通讯过程中，通讯模块（2）可采用RS485、RS232、M-BUS通讯方式实现温度采集模块（1）和PID-自寻优控制器（3）的通讯；通讯模块（4）可采用市话网、宽带网、专用网和GPRS通讯方式的方式实现PID-自寻优控制器（3）和热网监控中心（5）的通讯。

  更进一步的，PID-自寻优控制器（3）包括PID调节器与自寻优控制器两部分，控制方法为：设定二次供水温度补偿值为T，实测值为S，选择误差为e，调节回路切换遵循如下规则：如果|T-S|/S＞e，则系统切换到PID调节回路，利用PID调节器调整电动调节阀，快速平稳地使二次供水温度实测值控制到补偿值附近，使得系统满足|T-S|/S≤e；如果|T-S|/S≤e，则系统自动切换至自寻优控制回路，并以二次供水温度为调节目标，通过滚动自寻优算法，不断优化电动调节阀的开度值，使二次供水温度的实测值稳定到补偿值上。

  与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型基于PID-自寻优控制器的换热站温度智能控制系统具有如下功能和优点：