[发明专利]一种智能控制排水泵站快速恒水位运行的方法

说明书

本发明公开了一种智能控制排水泵站快速恒水位运行的方法，在传统PID控制原理基础上叠加了模糊推理算法，形成模糊PID控制方法，并将模糊PID控制方法应用在排水泵站快速恒水位运行，对负荷动态变化下的排水泵站液位精确控制，以当前液位值与期望恒液位偏差e以及当前液位偏差与上次液位偏差的变化ec为输入，利用模糊控制规则计算出PID控制器的控制量ΔKp、ΔKi、ΔKd，从而实现PID控制器参数的自适应整定，达到使被控液位快速稳定的目的。达到响应速度更快、稳定性更强的恒液位控制的目的。技术知识和实际操作经验模型化出的模糊整定表，适合在动态工况下进行精确控制。

技术领域

本发明涉及给排水领域，尤其涉及一种智能控制排水泵站快速恒水位运行的方法。

背景技术

城市排水泵站的主要作用是收集上游来水并提升至下游工艺环节，需要根据上游来水量及时调整提升水量，控制泵站液位在合理区间，以保证泵站本身及其上游不漫溢。随着城市化进程的快速推进，城市排水管网建设越发复杂，排水泵站上游来水量不稳定性增加。同时，城市管理精细化对排水系统也有了更高要求，城市排水不同区域之间协同调度作用在单体排水泵站上就要求其更频繁调整排水泵以匹配调度水量。反映在排水泵站的自动控制上则是要求其实现恒水位运行的调节速度更快、抗干扰性更强。

当前城市排水泵站的水位控制方式主要有两种：

一种是梯级水位控制方式。即，将液位控制的区间划分为启泵或停泵数量梯级，液位高负荷重则多开泵，液位低负荷小则少开泵，梯级水位的值可在操作电脑上进行设置。当泵站水位达到某一级水位时，自动启动或停止排水泵以达到当前液位级别所需运行的排水泵数量。这种控制方式能够把水位控制在一定区间内，但控制过程比较粗放，排出流量忽大忽小，很容易对下游排水泵站负荷造成很大压力。

第二种是传统PID恒水位控制方式。恒水位作为目标设定值，当前液位作为反馈值，变频器作为被控对象，三者建立起经典PID调节器关系。通过调节变频器频率控制当前水位趋于恒水位值，从而使排水泵站处于恒水位运行状态。这种控制方式的P、I、D三个参数整定值直接影响控制效果，三个参数的整定需要系统处于基本线性或者动态特征不是特别明显的情况。但实际上排水泵站负荷是动态变化的，传统PID控制方式应对这种动态工况时控制效果不是太好。

例如，一种在中国专利文献上公开的“城市废水集水井均恒水位排放系统及其排放方法”，其公告号CN104060675，包括：城市废水集水井，顶部设有上限水位传感器和下限水位传感器；废水通道，其连接城市废水集水井；排水泵，其进水口连接废水通道；送水压力井，其与排水泵连接；送水通道，进水口连接至送水压力井；高位出水井，其连接送水通道的出水口；高位出水井出水口将污水输送至污水处理池；控制模块和排水泵电机，控制模块接收上限水位传感器和下限水位传感器所探测的废水水位，根据废水水位对排水泵电机进行变频控制，控制排水泵的排水流量。上述排水系统的控制方法采用设置水位感应上下限，当水位靠近上下限时打开水泵排水，但是该方案的排水速率恒定，当遇到水位骤变的情况时，存在无法及时稳定水位，并且同时给下游水泵站负荷造成很大压力，链级抑制效应明显的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的排水泵站水位波动大，水位调节不稳定的问题，提供一种响应动作快、超调量小、鲁棒性强、适应对象参数变化的模糊自适应的智能控制排水泵站快速恒水位运行的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能控制排水泵站快速恒水位运行的方法，包括如下步骤：

步骤S1：设定期望恒液位值、模糊规则和隶属度赋值表；

步骤S2：获取当前液位值，并计算出当前液位值与期望恒液位值的偏差为当前液位偏差、计算当前液位偏差变化率率；

步骤S3：对当前液位偏差和当前液位偏差率通过预设的模糊规则进行模糊化处理，输出当前液位偏差模糊值和当前液位偏差率模糊值；