[发明专利]无负压供水机组的模糊控制系统及其模糊控制方法

摘要

本发明公开了一种无负压供水机组的模糊控制系统及其模糊控制方法，包括压力传感器、比较器、模糊控制器、PID控制器、模态选择器、变频器和水泵；所述模糊控制器适于根据水压偏差E及其变化率EC的大小调节所述变频器的频率，进而调节所述水泵的电机转速，从而在用水量不断变化时，使所述无负压供水机组的出口水压保持恒定。本发明将经典PID控制算法与智能模糊控制算法相结合，在水压偏差率较小时采用PID控制算法，其他情况采用模糊控制算法，一方面，提高控制系统的稳态精度，另一方面，能很好地适应无负压供水机组的非线性、滞后性及时变性，可靠地使无负压供水机组的出口水压始终保持恒定，保障供水质量和供水安全。

主权项

无负压供水机组的模糊控制系统，其特征在于，包括压力传感器、比较器、模糊控制器、变频器和水泵；所述压力传感器用于测得实际水压PV；所述比较器的第一输入端输入给定水压SP，第二输入端输入实际水压PV，输出端输出水压偏差E＝SP‑PV；所述模糊控制器的第一输入端连接所述水压偏差E，所述模糊控制器输出的控制信号U连接所述变频器；所述控制信号U根据所述水压偏差E的大小调节所述变频器的频率；所述比较器输出的水压偏差E还送入一微分器的输入端，所述微分器输出水压偏差变化率EC＝dE/dt；所述模糊控制器还有第二输入端，所述第二输入端输入所述水压偏差变化率EC，所述模糊控制器输出的控制信号U连接所述变频器；所述控制信号U根据所述水压偏差E和所述水压偏差变化率EC的大小调节所述变频器的频率；在所述比较器和模糊控制器之间包括模态选择器，所述模糊控制器并联有PID控制器；所述模态选择器适于根据水压偏差率e＝(|SP‑PV|/SP)的大小选择所述模糊控制器或所述PID控制器，当所述水压偏差率e≤a时，所述模态选择器连接所述PID控制器，所述变频器由所述PID控制器进行调节；当所述水压偏差率e＞a时，所述模态选择器连接所述模糊控制器，所述变频器由所述模糊控制器进行调节；根据所述水压偏差E和所述水压偏差变化率EC的大小，将所述水压偏差E分为N个模糊子集Fi，i＝1……N，将所述水压偏差变化率EC分为N个模糊子集Fm，m＝1……N，从任一对组合(Fi，Fm)推理得到控制信号U的模糊子集Fp，p＝1……N，从而形成模糊推理规则((Fi，Fm)‑‑Fp)；将各所述模糊子集Fi、Fm和Fp的论域进行量化，各所述模糊子集Fi分别对应一个精确数值Rq，q＝1……K，各所述模糊子集Fm分别对应一个精确数值Rs，s＝1……K，各所述模糊子集Fp分别对应一个精确数值Rt，t＝1……L，根据所述模糊推理规则((Fi，Fm)‑‑Fp)生成精确化的模糊控制规则((Rq，Rs)‑Rt)，所述模糊控制器根据所述模糊控制规则((Rq，Rs)‑Rt)调节所述变频器的频率，进而调节所述水泵的电机转速，从而在用水量不断变化时，使所述无负压供水机组的出口水压保持恒定；根据所述水压偏差E和所述水压偏差变化率EC的大小，将所述水压偏差E分为N个模糊子集Fi，i＝1……N；将所述水压偏差变化率EC分为N个模糊子集Fm，m＝1……N，从任一对组合(Fi，Fm)推理得到控制信号U的模糊子集Fp，p＝1……N，形成模糊推理规则((Fi，Fm)‑‑Fp)；将各所述模糊子集Fi、Fm和Fp的论域进行量化，各所述模糊子集Fi分别对应一个精确数值Rq，q＝1……K，各所述模糊子集Fm分别对应一个精确数值Rs，s＝1……K，各所述模糊子集Fp分别对应一个精确数值Rt，t＝1……L；根据所述模糊推理规则((Fi，Fm)‑‑Fp)生成精确化的模糊控制规则((Rq，Rs)‑Rt)；所述模糊控制器根据所述模糊控制规则((Rq，Rs)‑Rt)调节所述变频器的频率，进而调节所述水泵的电机转速，从而在用水量不断变化时，使所述无负压供水机组的出口水压保持恒定。