宇電AI人工智能調節器在恒壓供水中的應用

時間：2015-05-22 22:28:20 來源：中國五金商機網 點擊量：480

引言

??? 恒壓供水在工業和民用供水系統中已普遍使用，由于系統的負荷變化的不確定性，采用傳統的PID算法實現壓力控制的動態特性指標很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統的設計初期曾采用多種進口的調節器，系統的動態特性指標總是不穩定，通過實際應用中的對比發現，應用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統中有較好的效果。在實施過程中選用了AI-808人工智能調節器作為主控制器，結合FX1N PLC邏輯控制功能很好地實現了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨采用PLC實現壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數的調整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。
工作原理
??? 系統主要由AI-808人工智能調節器、變頻器、控制接觸器組、水泵、閥門、壓力變送器等組成。由于水泵功率較大，為節約成本，只用1臺變頻器，3臺水泵的其中2臺可以采用變頻調速，這樣在某1臺故障或維護時可以切換到另1臺進行變頻控制。圖1為供水系統的原理框圖。
　　　　　　　　　　

壓力傳感器檢測出水總管壓力，經變送器送至AI-808儀表，與設定值比較得到壓力誤差和誤差變化率，經AI-808特有的模糊、PID相結合的控制算法運算后，將輸出控制信號（4~20mA）送到變頻器控制端。通過調節頻率從而使出水管壓達到要求指標。當用戶和水量增加時，在一臺水泵變頻達到50Hz仍不能滿足供水壓力要求，PLC將檢測到AI-808調節器的壓力低信號，按其邏輯及工藝要求，加入另1臺水泵工頻運行；同樣，在用戶用水量下降，PLC通過收到AI-808調節器的水壓高信號后，將其中1臺工頻水泵退出運行。
系統運行時，變頻器是固定控制某一臺水泵，不實施多臺水泵切換的方法。這樣可以避免頻繁切換對系統及變頻器造成的沖擊，并具有較高的可靠性。同時也考慮到靈活性及檢修等方面，系統可采用手動方式選擇2臺水泵中的1臺變頻運行，也可以減少某1臺水泵長期低頻運行所造成的損耗。
控制算法
??? 工業過程中常用的PID控制器適用于線性定常系統，而供水系統的對象時常含有非線性、時變環節，而且有些參數未知式緩慢變化，因此單獨采用PID控制較難達到理想的控制效果，AI人工智能調節器采用模糊控制和改進PID相結合的雙模控制算法，入圖2所示

　　　　　　　　
當控制開始時，誤差e=Y-s較大，即偏差| e |≥EM時（EM為雙模控制算法e的邊界值），系統采用模糊控制算法，具有較好的動態性能。在誤差逐漸減小，即偏差| e |