基于DSP的變頻恒壓供水模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用
康會(huì)峰1，黃新春2，王元3
(1北華航天工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，河北廊坊065000；2西北I業(yè)大學(xué)，
陜西西安71 0068；3中石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司，河北涿州072751)
摘要：分析了變頻恒壓供水系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的模糊厘壓供水系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)，建立了恒壓供水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，研究了模糊PID控制理論在恒壓供水系統(tǒng)巾的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)漫計(jì)了一種目適應(yīng)模糊PID控制器，將該模糊控制器應(yīng)用于變頻恒壓供水的模糊控制系統(tǒng)，并用MATAB仿真T具仿真了 PID控制算法，模糊控制算法及提出的自適應(yīng)模糊PID控制算法，仿真結(jié)果表明使用自適應(yīng)模糊PID控制的恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性較其他兩種算法優(yōu)越。
關(guān)鍵詞：模糊PID；變頻恒壓；數(shù)字信號(hào)處理器
中圖分類號(hào)：TM 921 51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào):1673-6540(2010)05-0016-05
0 引言
變頻調(diào)速是一項(xiàng)有效的節(jié)能降耗技術(shù)，其節(jié)電率高，能將因設(shè)計(jì)冗余和用量變化而浪費(fèi)的大部分電能都節(jié)省F來(lái)，具有調(diào)速精度高，功率岡數(shù)高等特點(diǎn)[9].國(guó)外學(xué)者如：美國(guó)的K．E Lansey，RobertDemoyer Jr，L E Ormsbee，英國(guó)的FI．SPowet／，B．Coulbeck，P Jowitt，日本的KazumasaMuguruma，M．Tuskiyama及以色列的U Shamir，c D D fioward等人也在供水系統(tǒng)建模理論上進(jìn)行了許多有益的探討，為變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能優(yōu)化提供了理論依據(jù)[1-3]。國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，其人多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速[4]。水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程邏輯控制器(PLC)予以實(shí)現(xiàn)，有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)、外在恒壓供水方面的研究進(jìn)展，術(shù)文提出了一種基于數(shù)字信號(hào)處理器(DsP)的模糊恒壓供水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)模糊控制器。應(yīng)用simulink仿真軟件對(duì)比了自適應(yīng)模糊控制器與PID控制器及模糊控制器的優(yōu)異特點(diǎn)。
l 恒壓供水系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
以TMS320LF2407A芯片為核心，外圍擴(kuò)展了其他的功能模塊，實(shí)現(xiàn)了以下功能：壓力信號(hào)檢測(cè)、水泵電流信號(hào)檢測(cè)、工頻電壓與變頻器輸出電壓的頻率和相位的檢測(cè)、D／A轉(zhuǎn)換、繼電器控制、通信、鍵盤輸入、液晶顯示、擴(kuò)展接口及故障報(bào)警。系統(tǒng)硬件總體框圖如圖1所示。
1．2系統(tǒng)工作原理
在該恒壓供水系統(tǒng)中，首先由置于水體內(nèi)的
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)主流程圖設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)(壓力信號(hào)、頻電網(wǎng)的電壓、電機(jī)電流監(jiān)控信號(hào))采集、鍵盤輸入、液晶顯示、自調(diào)整修正網(wǎng)子Fuzzy—PID控制及鎖相環(huán)同步切換控制都要靠軟、硬件的配合才能實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主程序完成的功能有：系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集比較、LED是示、鍵盤掃描、故障處理、壓力閉環(huán)控制、鎖相環(huán)同步l刃換控制等。主程序流程罔如圖2所示．前端壓力傳感器完成對(duì)水壓的數(shù)據(jù)采集，將水壓量轉(zhuǎn)換成電壓值，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路后，進(jìn)行A／D
轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到DSP內(nèi)，經(jīng)微處理器與預(yù)設(shè)定水壓進(jìn)行比較后，得到誤差景。該誤差量與前一誤差量又可得到誤差的變化量e，e和e作為模糊控制器的輸入，由軟件中的白調(diào)整修正因子Fuzzy—PID控制算法子程序進(jìn)行處理，通過(guò)DsP凋用空間矢量脈寬調(diào)制(sVPwM)算法來(lái)控制，再將模糊控制器的輸出經(jīng)線性轉(zhuǎn)換為頻率，f逆變器輸出相應(yīng)頻率，用丁調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)DsP檢測(cè)到逆變器的輸出頻率接近工頻電網(wǎng)頻率時(shí)，將使能鎖相環(huán)進(jìn)行相位的檢測(cè)和跟蹤，當(dāng)兩者同相位時(shí)，由鎖相環(huán)發(fā)出的相位鎖定信號(hào)觸發(fā)中斷，DsP將此臺(tái)水泵由變頻運(yùn)行狀態(tài)切換到工頻運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)當(dāng)前水壓判定是否將下一臺(tái)水泵投入變頻運(yùn)行狀態(tài)。
2．2 Fuzzy-PID控制算法子程序設(shè)計(jì)
該程序主要實(shí)現(xiàn)采樣系統(tǒng)的輸出，得到當(dāng)前的實(shí)際水壓，該水壓與壓力設(shè)定值相減，可得到當(dāng)前誤差量，該誤差量與前一誤差量相減可得到誤差的變化量，誤差和誤差的變化經(jīng)過(guò)模糊量化，變成誤差和誤差的變化模糊子集的基本論域中的值，即可查詢模糊控制表，得到模糊控制量，此模糊控制量作為控制量模糊子集中的基本論域中值，必須乘以比例網(wǎng)子變成實(shí)際控制量，才能送給模數(shù)轉(zhuǎn) |
