泵类电机节能装置的软件设计方案

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        实际中被控系统具有非线性、时变性、时滞性，且由于噪声、负载扰动等因数的干扰，难以建立精确的数学模型或引起对象数学模型的改变，造成控制精度达不到要求。肯富来水泵发现模糊PID算法正是避免了对象的数学模型建立，就能达到快速、高精度的控制效果。实验中证实，对于被控量大起大落的情况需要模糊PID算法，它能使被控量在线实时调整到高精度，从而起到快速调节的作用。

        1.转速闭环软件设计

        由于水泵在运行中波动较大，特别是启动过程，这就要求使用模糊算法。为了避免复杂的计算与实验，本设计提出了一种双模糊控制算法。

        将偏差E，偏差变化率EC和控制量U的论域都取为：

        E=EC=U={-3，-2，-1，0，1，2，3｝

        双模糊控制算法在本实验系统中有着良好的控制效果。它具有非常短的过渡过程，转速只有±3‰的偏差，并且PLC的运算周期短，对PLC的性能要求要低很多，这在实际中会节省一大部分硬件投资。这在实际中也是最需要的简单、快速和高精度的控制算法。

        2.水压控制闭环设计

        为了提高控制精度，加快系统的响应能力，水压外环采用模糊控制PID控制策略，根据模糊推理和模糊逻辑运算规则去修改各种控制参数。具体实现如下:

        根据水压检测值和实际值的偏差，包括正偏差和负偏差，根据偏差的大小化分为负大、负中、负较小、负小、零、正小、正较小、正中、正大9个模糊子集。同样根据转速大小将转速分为6个模糊子集，再分别以水压偏差和转速大小为行和列形成模糊控制量表。

        其中，U(n)—PID控制器的控制量输出；e(n)—系统给定值与采样值之偏差—比例因子；T—采样周期；—积分时间常数；—间常数：△—差分算子。

        所以一共有三张模糊量控制表，分别进行控制。

        佛山水泵厂指出模糊推理规则有如下：

        (1)当水压偏差较大(正大和负大)时，使得积分环节失效，加快系统响应速度。

        (2)当水压偏差相当小(零)的时候，使调节器输出为零。

        (3)当水压偏差较小时，取小些，反之取大些，这样可以兼顾系统的动静态性能，同时考虑当前转速，速度较大，取大些，以加快系统响应速度。

        (4)PID积分的作用在于消除静态误差，但它具有滞后特性，因此，当水压偏差较大时， 取大些，减小积分作用，而且综合考虑电机的转速，转速低时取小些，增强积分作用。

        (5)PID微分的作用在于加快系统响应，减小超调量，增强系统稳定性，但不利于抑制外界干扰。因而水压偏差大时适当提高，增强微分作用。同样在转速高时提高有利于系统性能的改善。