基于神经网络的控制变频恒压供水系统研究

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控制器是变频恒压供水系统安全可靠、高效经济控制运行的核心设备,其控制策略正确与否直接关系到供水系统的整体运行工况。传统PID控制器主要建立在单控制对象、系统运行较稳定的简单系统中,并在一定程度上提高了控制系统综合控制可靠性和精度。随着人们生活水平及节能意识的不断提高,对多参量、非线性、时变的大系统控制的研究已成为现代控制发展的重要趋势,传统的PID在可靠性、动态响应性、准确性等方面均不能满足复杂时变大系统控制的需求。模糊控制和神经网控制络是计算机控制技术研究中较为优越的两种控制算法,利用已有的知识库形成相应的模糊策略,并经PID神经元间的相互优化配置形成最优的PID参数整定,可实现对供水系统的动态调节。将模糊控制、神经网络控制、PID控制三大技术引入到供水系统控制器中,建立Fuzzy-PID神经元网络控制器,能有效保证变频恒压供水系统高效稳定的运行。总结整个论文研究过程,主要包括以下几个方面的内容:(1)总结了国内外变频恒压供水系统的现状及发展趋势,并对其控制方法进行了简单的阐述。对传统供水方式的优缺点进行分析研究,并对变频恒压供水系统的国内外研究现状进行总结,从中选择了Fuzzy-PID作为本为研究的基本理论分析算法。(2)分析了变频恒压供水系统的主要特征参数特性,尤其对其中的扬程特性、管阻特性、以及水泵恒压变频调速节能原理进行重点分析讨论,并初步建立了供水系统近似数学模型。(3)从神经元的结构入手,结合模糊控制理论分析了Fuzzy-PID神经元网络控制器的基本逻辑结构,并对神经元间的连接权值、模糊推理决策表等相关约束条件进行了认真讨论分析。(4)通过Matlab-Simulink工具箱构筑了Fuzzy-PID神经元网络控制器仿真模型结构,并通过仿真分析了所建立的控制器的阶跃响应性能,进一步验证了所建立的Fuzzy-PID神经元网络控制器具有超调量小、调节时间短、动态响应快、抗干扰能力增强、收敛性强、鲁棒性好等优点。(5)对变频恒压供水系统的硬件和软件电路逻辑工作原理进行了分析,充分考虑到系统电磁兼容原理,总结了系统设计相应的注意事项,保证供水系统高效稳定的运行。
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