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陈伟（厦门大学自动化系，福建 厦门 361005）
摘要：介绍由AI人工智能调理器和PLC等组成的变频调速恒压供水系统，论述了该系统的实现计划及线路原理。由于AI仪表的自学习的模糊控制算法，使系统具有结构简单、运行稳定、性能指标高等优点。
要害词：供水；变频；AI智能调理器
引言
恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用，由于系统的负荷变革的不确定性，接纳古板的PID算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾接纳多种进口的调理器，系统的动态特性指标总是不稳定，通过实际应用中的比照发明，应用模糊控制理论形成的控制计划在恒压系统中有较好的效果。在实施历程中选用了AI-808人工智能调理器作为主控制器，结合FX1N PLC逻辑控制功效很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。关于单独接纳PLC实现压力和逻辑控制计划，由于PLC的运算能力缺乏编写一个完善的模糊控制算法比较困难，并且参数的调解也比较麻烦，所以所提出的计划具有较高的性价比。
事情原理
系统主要由AI-808人工智能调理器、变频器、控制接触器组、水泵、阀门、压力变送器等组成。由于水泵功率较大，为节约本钱，只用1台变频器，3台水泵的其中2台可以接纳变频调速，这样在某1台故障或维护时可以切换到另1台进行变频控制。图1为供水系统的原理框图。
压力传感器检测出水总管压力，经变送器送至AI-808仪表，与设定值比较获得压力误差和误差变革率，经AI-808*的模糊、PID相结合的控制算法运算后，将输出控制信号（4~20mA）送到变频器控制端。通过调理频率从而使出水管压抵达要求指标。当用户和水量增加时，在一台水泵变频抵达50Hz仍不可满足供水压力要求，PLC将检测到AI-808调理器的压力低信号，按其逻辑及工艺要求，加入另1台水泵工频运行；同样，在用户用水量下降，PLC通过收到AI-808调理器的水压高信号后，将其中1台工频水泵退出运行。
系统运行时，变频器是牢固控制某一台水泵，不实施多台水泵切换的要领。这样可以制止频繁切换对系统及变频器造成的攻击，并具有较高的可靠性。同时也考虑到灵活性及检修等方面，系统可接纳手动方法选择2台水泵中的1台变频运行，也可以减少某1台水泵恒久低频运行所造成的损耗。
控制算法
工业历程中常用的PID控制器适用于线性定常系统，而供水系统的工具时常含有非线性、时变环节，并且有些参数未知式缓慢变革，因此单独接纳PID控制较难抵达理想的控制效果，AI人工智能调理器接纳模糊控制和革新PID相结合的双�？刂扑惴�，入图2所示
当控制开始时，误差e=Y-s较大，即偏差| e |≥EM时（EM为双�？刂扑惴╡的界限值），系统接纳模糊控制算法，具有较好的动态性能。在误差逐渐减小，即偏差| e |将误差e和误差变革率c整量化及模糊化后，接纳带修正因子的模糊控制规则：
P=[αe+(1+α)c]
式中：P为控制量U的整量化值；α为修正因子，介于0，1之间的数。
改变α的值可以改变双模算法的模糊控制规则，从而改变系统的动态品质。AI调理器在调理历程中具有自学习、自调解功效。
革新型PID算法接纳抗积分饱和及不*微分方法。其传函形式为：
式中：KD为微分增益，在阶跃作用下，PD输出初始值和zui终值之比；为限制微分突变作用太强，KD取值不宜过大，一般取5～10。
在调试历程中，在定值变革时控制系统调理历程中如图3。在通过调理阀门反应负荷变革时其调理历程如图4所示。
设备选型及功效 AI-808人工智能工业调理器
AI-808人工智能调理器具有模糊逻辑PID调理及参数自整定功效的先进控制算法。在误差大时，运用模糊法进行调理，以消除PID饱和积分现象；当误差减小时，接纳革新后的PID算法进行调理，并能在调理中自动学习和影象被控工具的部分特征以使效果*化。其具有无超调、高精度、参数确定简单，对庞大工具也能获得较好控制效果等特点。其整体调理效果比一般的PID算法更明显。这一点在系统调试中获得验证，起初选用日本生产的纯粹PID调理器，在用水量变革和水泵投退历程中，其超调量和稳准时间均不睬想，在改用AI-808智能仪表后，其动态、静态指标均满足了要求。
可编程控制器
选用FX1N系列可编程控制器，输出为继电器类型。由于PLC只完成水泵自动切换等逻辑功效，所以不需要模拟量输入输出�？�，从而节省了投资，系统的压力闭环控制由AI-808人工智能仪表完成，其算法的*性远高于PLC内部较为简单的PID算法。
变频器
接纳艾默生TD2000-4T2000P型变频器,适用于水泵型负载�？赏ü侄缥患苹駻I-808调理器输出的电流信号来控制频率。这二种模式的切换由操作台手动/自动开关来实现。将变频器多功效端子界说为电位计-电流信号控制模式。
控制台
系统控制台设计兼顾了手动和自动2种操作方法。手动状态下，每一台水泵和阀门都可以单独开启/停止，变频器频率可通多圈电位计手动调理；在自动模式下，通过选择开关确定要投入运行的水泵，这样在某台水泵维修时，可以让其退出自动运行的行列，而不影响系统的正常运行�？刂铺ǔ薖LC、AI-808调理器外，还设有水位显示仪、分担压力显示仪、频率表。
参数设置
AI-808调理器提供富厚的用户设置方法，使其对差别的控制均能抵达满意的控制效果。参数设置决定系统的静态和动态性能，该系统的参数设置如下：给定值：0.43~0.47Mpa
HIAL：上限报警，不必。
LOAL：下限报警，不必。
dHAL：正偏差报警，系统用于控制水泵的切换，Dhal=0.05
dLAL：负偏差报警，系统用于控制水泵的切换，dLAL=0.05.
Df：回差（死区、滞环），用于制止因丈量输入值波动而爆发频繁调理作用，在回差规模内位式调理不起作用，Df=0.05。
Ctrl：控制方法，接纳AI人工智能调理/PID调理，Ctrl＝1。
M5：坚持参数，主要决定调理算法中的积分作用，和PID积分时间类似，M5越小，系统积分作用越强。M5=0时取消积分和AI人工智调理，成为PD调理器，系统值=25。
P：速率参数，与每秒内仪表输出变革*时丈量值时应变革巨细成正比，P=1000/每秒丈量值的升高单位值（系统以0.1界说为一个单位），P=5。
T：滞后时间，t越小，则比例和积分作用均成正比增强，而微分作用相对减弱，但整体反响作用增强：反之，t越大，则比例和积分作用均减弱，而微分作用相对增强，t=4。
Ctl：输出周期，反应仪表运算调理的快慢，Ctl=2。
Sn：输入反响信号类型，Sn=33，信号为1~5V。
结语
系统接纳AI-808人工智能调理器和FX1N PLC相结合的变频调速恒压供水计划已在现场运行多年，情况标明：
(1)用AI人工智能调理器，接纳模糊控制和PID结合的控制计划，发挥了2种控制器的优点，抵达较好的动态和稳态指标，对系统压力调理具有恢复时间快、超调小等优点。其自整定功效为用户提供了一种便当快捷的参数设置要领，系统稳定误差在 ±0.01Mpa。
(2)电机功率为180kW，接纳单台变频切换的方法有利于降低系统造价。
(3)变频调速系统使水泵电机在软起动下运行，无攻击电流、使用寿命长，同时具有良好的节能效果。
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