基于神经网络控制的变频恒压供水系统设计

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随着社会经济的迅速发展和世界能源的紧张,工业和城市居民对供求质量和供水可靠性的要求不断提高,传统的恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水等供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点,难以满足当前经济生活的需要。利用先进的自动化技术、控制技术,设计高性能、高节能、能适应不同领域的供水系统成必然趋势。   本论文首先通过阅读国内外相关文献,总结了国内外变频恒压供水系统的发展现状以及控制理论在变频恒压供水控制系统中的应用,通过分析变频供水系统的基本特性和变频调速原理,阐述了水泵变频运行的节能原理,分析不同压力控制点的影响,确定采用用户端恒压控制方式,提高供水可靠性。   其次本文分析了变频恒压供水的原理及系统的组成结构,提出了控制方案。变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、变频器、水泵电机组、压力传感器、工控机以及控制柜等构成。系统采用一台变频器拖动4台电动机的起动、运行与调速,其中两台大机和两台小机分别采用循环使用的方式运行。并对系统的硬件和软件进行了设计。   最后,本文分析了针对变频恒压供水系统中控制对象数学模型难于精确建立,系统具有非线性和时滞性的特点,以及多台水泵带电切换运行时所产生的过电压过电流冲击的问题,提出了采用PID神经元网络控制策略,同时为了系统仿真的需要建立了供水系统的近似模型。   PID神经元网络控制器具有在线自学习、自组织能力,同时改善了传统神经网络学习时间长、收敛速度慢的弱点,解决了传统的PID算法控制未知复杂系统的不足,本文采用Matlab软件仿真,分别对传统的PID控制、BP神经网络整定PID参数的控制、以及本所采用的PID神经元网络控制算法三种控制算法进行了仿真比较,结果表明本文采用的PID神经元网络控制算法使得供水系统的恒压性能和动态特性都有了明显的提高,控制效果比较理想。
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