基于自抗扰的叠压供水控制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hongmusong
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如今随着人口的不断增长,居民楼的高度也在不断升高,这就导致市政管网的供水压力已经远远达不到现代居民楼的供水要求,因此二次加压供水技术得到了快速发展。同时随着高层建筑的增多,二次加压供水装置的能耗也越来越大,因此对二次加压供水装置节能与优化技术的研究已经刻不容缓。而且其次传统二次加压供水装置需要先将市政来水存放在蓄水池中,这就会增加水质污染的风险。因此本文采用叠压供水技术来解决上述问题。叠压供水装置将水泵直接与市政管网相连,取消了蓄水池,充分利用了市政管网的剩余压力,极大地降低了二次污染的风险。为了更好地设计叠压供水的控制系统,本文首先对叠压供水技术及其控制方法的发展作了简要的介绍,分析了叠压供水的节能原理,验证了其可行性,并提出了一种理想的叠压供水控制系统数学模型。结合实际的供水系统分析,该模型存在复杂非线性及参数确定性较差的问题。这一叠压供水的特殊性对控制系统的设计提出了很大的挑战。考虑到叠压供水系统的上述特性,研究了基于自抗扰的叠压供水控制方法。但由于自抗扰控制算法存在非线性结构,参数众多,在实际工程中应用较为困难。针对这一问题,论文对自抗扰系统进行了线性化,并进而得到实际工程中较容易实现的线性自抗扰控制理论。通过MATLAB仿真软件,结合上文提出的数学模型,对其进行仿真,并与传统PID控制进行对比分析。同时将线性自抗扰控制算发离散化,以便其可以应用在实际的控制系统中。最终利用PLC、触摸屏、变频器等设备搭建叠压控制系统系统。其中PLC是整个系统的主控制器,通过梯形图编写线性自抗扰控算法,根据系统的控制逻辑来控制各执行机构动作;变频器用来实现水泵的变频调速,以达到节能的目的;触摸屏主要用于实现人机交互以及各参数及控制变量的显示。最后对搭建的系统进行整体联调,并在叠压供水实验平台进行实验,以检验其控制的有节能和有效的效果,为工程应用和推广提供更多的参考依据。
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