基于DSP的變頻恒壓供水模糊控制系統應用
康會峰1，黃新春2，王元3
(1北華航天工業學院機械工程系，河北廊坊065000；2西北I業大學，
陜西西安71 0068；3中石油集團東方地球物理勘探有限責任公司，河北涿州072751)
摘要：分析了變頻恒壓供水系統的研究現狀，設計了一種了數字信號處理器(DSP)的模糊厘壓供水系統，介紹了該系統的軟、硬件結構，建立了恒壓供水系統的數學模型，研究了模糊PID控制理論在恒壓供水系統巾的應用。在此基礎漫計了一種目適應模糊PID控制器，將該模糊控制器應用于變頻恒壓供水的模糊控制系統，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模糊PID控制算法，仿真結果表明使用自適應模糊PID控制的恒壓供水系統的穩定性較其他兩種算法優越。
關鍵詞：模糊PID；變頻恒壓；數字信號處理器
中圖分類號：TM 921 51文獻標志碼：A文章編號:1673-6540(2010)05-0016-05
0 引言
變頻調速是一項有效的節能降耗技術，其節電率高，能將因設計冗余和用量變化而浪費的大部分電能都節省F來，具有調速精度高，功率岡數高等特點[9].國外學者如：美國的K．E Lansey，RobertDemoyer Jr，L E Ormsbee，英國的FI．SPowet／，B．Coulbeck，P Jowitt，日本的KazumasaMuguruma，M．Tuskiyama及以色列的U Shamir，c D D fioward等人也在供水系統建模理論上進行了許多有益的探討，為變頻恒壓供水系統的性能優化提供了理論依據[1-3]。國內有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，其人多采用國外的變頻器控制水泵的轉速[4]。水管管網壓力的閉環調節及多臺水泵的循環控制，有的采用可編程邏輯控制器(PLC)予以實現，有的采用單片機及相應的軟件予以實現。根據國內、外在恒壓供水方面的研究進展，術文提出了一種基于數字信號處理器(DsP)的模糊恒壓供水系統，設計了自適應模糊控制器。應用simulink仿真軟件對比了自適應模糊控制器與PID控制器及模糊控制器的優異特點。
l 恒壓供水系統硬件電路設計
1．1 系統硬件結構設計
以TMS320LF2407A芯片為核心，外圍擴展了其他的功能模塊，實現了以下功能：壓力信號檢測、水泵電流信號檢測、工頻電壓與變頻器輸出電壓的頻率和相位的檢測、D／A轉換、繼電器控制、通信、鍵盤輸入、液晶顯示、擴展接口及故障報警。系統硬件總體框圖如圖1所示。
1．2系統工作原理
在該恒壓供水系統中，首先由置于水體內的
2 系統軟件設計
2．1 系統主流程圖設計
該系統中，數據(壓力信號、頻電網的電壓、電機電流監控信號)采集、鍵盤輸入、液晶顯示、自調整修正網子Fuzzy—PID控制及鎖相環同步切換控制都要靠軟、硬件的配合才能實現。系統主程序完成的功能有：系統初始化、數據采集比較、LED是示、鍵盤掃描、故障處理、壓力閉環控制、鎖相環同步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水壓的數據采集，將水壓量轉換成電壓值，經過信號調理電路后，進行A／D
轉換并將轉換結果送到DSP內，經微處理器與預設定水壓進行比較后，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，由軟件中的白調整修正因子Fuzzy—PID控制算法子程序進行處理，通過DsP凋用空間矢量脈寬調制(sVPwM)算法來控制，再將模糊控制器的輸出經線性轉換為頻率，f逆變器輸出相應頻率，用丁調節水泵電機的轉速。當DsP檢測到逆變器的輸出頻率接近工頻電網頻率時，將使能鎖相環進行相位的檢測和跟蹤，當兩者同相位時，由鎖相環發出的相位鎖定信號觸發中斷，DsP將此臺水泵由變頻運行狀態切換到工頻運行狀態，并根據當前水壓判定是否將下一臺水泵投入變頻運行狀態。
2．2 Fuzzy-PID控制算法子程序設計
該程序主要實現采樣系統的輸出，得到當前的實際水壓，該水壓與壓力設定值相減，可得到當前誤差量，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過模糊量化，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，必須乘以比例網子變成實際控制量，才能送給模數轉 |
