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AI人工智能调节器在恒压供水中的应用

更新时间  2022-01-10 04:29 阅读
本文摘要:恒压供水在工业和民用供水系统中已广泛用于,由于系统的负荷变化的不确定性,使用传统的PID算法构建压力掌控的动态特性指标很难接到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾使用多种进口的调节器,系统的动态特性指标总是不平稳,通过实际应用于中的对比找到,应用于模糊控制理论构成的掌控方案在恒压系统中有较好的效果。在实行过程中搭配了AI-808人工智能调节器作为主控制器,融合FX1NPLC逻辑掌控功能很好地构建了水厂的全自动化恒压供水。

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恒压供水在工业和民用供水系统中已广泛用于,由于系统的负荷变化的不确定性,使用传统的PID算法构建压力掌控的动态特性指标很难接到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾使用多种进口的调节器,系统的动态特性指标总是不平稳,通过实际应用于中的对比找到,应用于模糊控制理论构成的掌控方案在恒压系统中有较好的效果。在实行过程中搭配了AI-808人工智能调节器作为主控制器,融合FX1NPLC逻辑掌控功能很好地构建了水厂的全自动化恒压供水。

对于分开使用PLC构建压力和逻辑掌控方案,由于PLC的运算能力严重不足撰写一个完备的模糊控制算法较为艰难,而且参数的调整也较为困难,所以所明确提出的方案具备较高的性价比。工作原理  系统主要由AI-808人工智能调节器、变频器、掌控接触器组、水泵、阀门、压力变送器等构成。由于水泵功率较小,为节约成本,要用1台变频器,3台水泵的其中2台可以使用变频调压,这样在某1台故障或确保时可以转换到另1台展开变频掌控。图1为供水系统的原理框图。

  压力传感器检测入水总管压力,经变送器送往AI-808仪表,与设定值较为获得压力误差和误差变化率,经AI-808特有的模糊不清、PID结合的控制算法运算后,将输入掌控信号(4~20mA)送往变频器掌控末端。通过调节频率从而使出水管力超过拒绝指标。

当用户和水量减少时,在一台水泵变频超过50Hz仍无法符合供水压力拒绝,PLC将检测到AI-808调节器的压力较低信号,按其逻辑及工艺拒绝,重新加入另1台水泵工频运营;某种程度,在用户用水量上升,PLC通过接到AI-808调节器的水压低信号后,将其中1台工频水泵解散运营。  系统运营时,变频器是相同掌控某一台水泵,不实行多台水泵转换的方法。这样可以防止频密转换对系统及变频器导致的冲击,并具备较高的可靠性。

同时也考虑到灵活性及检修等方面,系统可使用手动方式自由选择2台水泵中的1台变频运营,也可以增加某1台水泵长年低频运营所导致的损耗。  控制算法  工业过程中常用的PID控制器限于于线性定常系统,而供水系统的对象经常所含非线性、时变环节,而且有些参数不得而知式较慢变化,因此分开使用PID掌控较难超过理想的掌控效果,AI人工智能调节器使用模糊控制和改良PID结合的双模控制算法,入图2右图  当掌控开始时,误差e=Y-s较小,即偏差|e|EM时(EM为双模控制算法e的边界值),系统使用模糊控制算法,具备较好的动态性能。

在误差渐渐增大,即偏差|e|将误差e和误差变化率c整分析及模糊化后,使用带上修正因子的模糊控制规则:  P=[e+(1+)c]  式中:P为掌控量U的整分析值;为修正因子,介于0,1之间的数。  转变的值可以转变双模算法的模糊控制规则,从而转变系统的动态品质。AI调节器在调节过程中具备自自学、自调整功能。

  改进型PID算法使用外用分数饱和状态及不几乎微分方式。其记函形式为:    式中:KD为微分增益,在阶跃起到下,PD输入初始值和最后值之比;为容许微分变异起到过于强劲,KD给定不应过大,一般所取5~10。  在调试过程中,在定值变化时控制系统调节过程中如图3。

在通过调节阀门体现负荷变化时其调节过程如图4右图。  设备选型及功能   AI-808人工智能调节器具备模糊不清逻辑PID调节及参数自整定功能的先进设备控制算法。在误差大时,运用模糊不清法展开调节,以避免PID饱和状态分数现象;当误差增大时,使用改良后的PID算法展开调节,能够在调节中自动自学和记忆被控对象的部分特征以使效果线性规划。其具备无超调、高精度、参数确认非常简单,对简单对象也能取得较好掌控效果等特点。

其整体调节效果比一般的PID算法更加显著。这一点在系统调试中获得检验,最初搭配日本生产的全然PID调节器,在用水量变化和水泵投退过程中,其超强调量和平稳时间皆不理想,在转用AI-808智能仪表后,其动态、静态指标皆符合了拒绝。  可编程控制器  搭配FX1N系列可编程控制器,输入为继电器类型。由于PLC只已完成水泵自动转换等逻辑功能,所以不必须模拟量输出输出模块,从而节省了投资,系统的压力闭环控制由AI-808人工智能仪表已完成,其算法的优越性远高于PLC内部较为简单的PID算法。

  变频器  使用艾默生TD2000-4T2000P型变频器,限于于水泵型阻抗。可通过手动电位收或AI-808调节器输入的电流信号来掌控频率。

这二种模式的转换由操作台手动/自动开关来构建。将变频器多功能端子定义为电位计-电流信号掌控模式。  控制器系统控制器设计顾及了手动和自动2种操作者方式。

手动状态下,每一台水泵和阀门都可以分开打开/暂停,变频器频率可通多圈电位计手动调节;在自动模式下,通过选择开关确认要投放运营的水泵,这样在某台水泵修理时,可以让其解散自动运营的行列,而不影响系统的长时间运营。控制器除了PLC、AI-808调节器外,还另设水位显示仪、分管压力显示仪、频率表格。参数设置  结语  系统使用AI-808人工智能调节器和FX1NPLC结合的变频调压恒压供水方案已在现场运营多年,情况指出:  (1)用AI人工智能调节器,使用模糊控制和PID融合的掌控方案,充分发挥了2种控制器的优点,超过较好的动态和稳态指标,对系统压力调节具备完全恢复时间慢、超调小等优点。

其自整定功能为用户获取了一种方便快捷的参数设置方法,系统平稳误差在0.01Mpa。  (2)电机功率为180kW,使用单台变频转换的方式不利于减少系统耗资。  (3)变频调压系统使水泵电机在软起动下运营,无冲击电流、使用寿命宽,同时具备较好的节约能源效果。


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