基于通用变频器+单片机实现楼宇恒压控制供水监控系统的设计

基于通用变频器+单片机实现楼宇恒压控制供水监控系统的设计

图1 楼宇供水系统的构成图

图4参数自整定模糊控制PID控制器的结构图 模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量与模糊逻辑推理为基础的计算机数字控制。模糊控制器由三部分组成：模糊化、模糊推理和解模糊。由于恒压供水调速系统由水泵、电机、变频器等多个环节所组成，整个系统涉及较多的参数，部分参数在系统运行过程中是变化的。水泵工作特性具有很强的非线性，管路水头的变化以及电力负载及其特性的变化等都将导致水泵运行工况点的改变，从而改变了系统参数。对于这样的控制对象，常规的PID控制器难以保证系统在任何工况条件下始终具有最佳的控制性能。本文采用参数自整定模糊PID算法，以误差e和误差变化率ec作为输入，可以满足不同时刻偏差e和误差变化率ec。参数自整定模糊控制PID的参数自整定思想就是先找出控制器的3个参数KP、KI和KD与偏差e和偏差变化率ec之间的模糊关系，在运行中通过不断的检测e和ec并将它们作为控制器的输入，由控制器根据模糊控制规则对3个参数进行在线调整，以满足不同e和ec对控制器参数的不同要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能。对PID参数自调整的要求，利用模糊控制规则对PID参数进行修改便构成了参数自整定模糊控制PID系统。参数自整定模糊控制PID控制器的结构如图4所示。 在供水控制的过程中，由于时间滞后现象存在，对系统的控制性能产生不利影响，尤其是时滞较大时。在供水系统中，时滞现象导致系统的动态性能较差。虽然模糊PID控制大大减小了系统参数变化对系统控制性能的影响，但是它没有从根本上解决系统的大时滞问题。在设计供水系统的模糊PID控制器的过程中，我们通过引入Smith预估控制，将两者结合起来设计了具有Smith补偿的模糊PID控制器，取得了较好的应用效果。

图6 定时器T0中断的流程图

图8 系统软件整体结构框图

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