[发明专利]基于自抗扰控制算法的3G无线供水节能监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及供水监控系统和节能技术领域，特别是一种基于自抗扰控制算法的3G无线供水节能监控系统。

背景技术

自20世纪30年代以来，自动化技术获得了惊人的成就，已在工业和国民经济各行各业起着关键的作用。自动化技术已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标致，过程控制是自动化技术的重要组成部分。自抗扰控制器技术是发扬PID控制技术的精髓并吸取现代控制理论的成就，运用计算机仿真实验结果和归纳和总结和综合中探索而来的，是不依赖被控对象精确模型的、能够替代PID控制技术的、新型实用数字控制技术。

随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，同时，传统的恒速泵加压供水，水塔高位水箱供水，气压罐供水等供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自动化程度不高等特点，难以满足当前经济生活的需要。再加上目前能源紧张，利用先进的自动化技术、控制技术以及通信技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的供水系统必然成为趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种自动化程度高、供水系统稳定快速调节的基于自抗扰控制算法的3G无线供水节能监控系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于自抗扰控制算法的3G无线供水节能监控系统，由传感器、自抗扰控制器、变频器、电动机、水泵、报警装置、通讯网络和监控中心构成，所述通讯网络采用3G通讯网络，所述传感器连接自抗扰控制器，所述自抗扰控制器连接变频器，所述变频器连接电动机，所述电动机连接水泵，所述报警装置连接自抗扰控制器，所述自抗扰控制器连接3G通讯网络，所述3G通讯网络连接监控中心。

而且，所述的自抗扰控制器由非线性跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性组合装置构成。

而且，所述的电动机为2-N组。

而且，所述的水泵为2-N个。

而且，所述的监控中心包括3G网络模块、监控主机和服务器。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用的自抗扰控制器，其采用“观测+补偿”的方法来处理控制系统中的非线性与不确定性，同时配合非线性的反馈方式，提高控制器的动态性能；并且自抗扰控制器算法简单、易于实现、精度高、速度快和抗扰能力强；同时统一处理确定系统和不确定系统的控制问题；扰动抑制不需外扰模型或者外扰是否直观；控制算法不需辨识控制对象；统一处理非线性和线性系统；可以进行时滞系统控制；解耦控制秩序考虑静态耦合，不用考虑动态耦合等。

2、本发明根据变频调速供水方式的节能原理,利用自抗扰控制算法，基于时用水量预测的分时变压供水方式；应用时间序列分析的预测方法对时用水量进行预测,利用对某小区历史时用水量进行仿真预测分析,通过误差分析可知这种预测方法满足供水系统的工程需要,然后依据预测值和管网特性设定出水口供水压力,并分析理论节能效果；利用对供水系统模型辨识及PID控制器参数整定做了相关研究自抗扰控制算法，保证了供水系统的稳定快速调节。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于自抗扰控制算法的3G无线供水节能监控系统，如图1所示，一种基于自抗扰控制算法的3G无线供水节能监控系统，由传感器、自抗扰控制器、变频器、电动机、水泵、报警装置、通讯网络和监控中心构成，所述通讯网络采用3G通讯网络，所述传感器连接自抗扰控制器，所述自抗扰控制器连接变频器，所述变频器连接电动机，所述电动机连接水泵，所述报警装置连接自抗扰控制器，所述自抗扰控制器连接3G通讯网络，所述3G通讯网络连接监控中心。所述的自抗扰控制器由非线性跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性组合装置构成；所述的电动机为2-N组；所述的水泵为2-N个；所述的监控中心包括3G网络模块、监控主机和服务器。

结合附图，阐述本发明的工作原理：

系统通电，按照接收到的有效的自抗扰控制器启动信号后，首先通过液位传感器检测蓄水池水位和设定水位值之间的差值，若蓄水池水位高于设定水位，则通过报警装置进行报警，否则，启动变频器，拖动电动机，开启水泵。根据用户管网实际压力和设定压力的误差调节变频器的输出频率，控制水泵的转速，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，水泵功能的转速才稳定到某一定值，这期间水泵工作在调速运行状态。