循环泵调速系统单神经元自适应PID控制0加扰机

循环泵调速系统单神经元自适应PID控制

循环泵调速系统单神经元自适应PID控制 2011年12月09日 来源： Single Neuron Adaptive PID Control of Circulation Pump Motor Speed Governing SystemMa Bing-xue Qi kun-gang(Beijing Capital International Airport , Beijing 100621)Abstract: Frequency conversion and speed adjustment of circulation pump system is analyzed, the economy of energy sources is evidence. Single neuron adaptive PID control for the system is presented. Single neuron adaptive PID controller construction and algorithm are described. Simulation results proved that the comparing with the conventional PID controller the single neuron adaptive PID controller has faster response and better control performance, as well as better adaptability and higher robustness while the system load disturbancing. Moreover, single neuron adaptive PID controller can well track the given rotation speedKey words: Circulation pump；Motor model；Frequency conversion and speed adjustment1 引言 随着我国建筑业的发展，特别是节约能耗在建筑业中越来越突出，就变频技术应用于空调循环泵而言，大大降低了电能损耗。空调冷热水循环泵是空调系统的主要耗能设备之一，对于固定转速（工频）的水泵，在运行过程中，由于工况的改变，水泵只能依靠管网节流方式来调节流量，造成了大量的能量损失。因此，在空调系统运行中，水泵所消耗的能量，占空调系统总耗能量的比例，也就是说，对固定转速（工频）的水泵，在运行过程中，有大量的能量没有得到合理利用。改变水泵的调节方式，可以大幅度的减少能耗，目前，水泵采用变频调速调节流量，具有显著的节能效果，是工程设计中值得推广的方法。对于循环泵变频调速系统，采用传统的PID控制，很难达到满意的控制效果。下面首先分析了水泵调速节能和变频调速原理；然后建立了循环泵系统电机简化模型，在此基础上设计了单神经元自适应PID控制器。仿真表明该方法有效改善了系统的性能。2 水泵调速节能原理 如图1所示，曲线N0是在转速n0时的水泵特性曲线（Q—H曲线），曲线R1为管网正常运行时的管网特性曲线（∑Q—h曲线），A点为水泵的运行工况点，此时的流量为Q1，水泵的扬程为H1（一般来说，Q1为管网的最大时流量，H1为管网所需的最大扬程）。 在水泵恒速运行情况下，如果管网所需水量减少，要将流量Q1减少至Q2，须关小阀门，此时管网的阻力变大，管网特性曲线由R1变为R2，水泵的扬程必定会升至H2，水泵的运行工况点为B点。在水泵变速运行情况下，是通过调节泵的流量，不须调节阀门，管网特性曲线仍为R1，要使流量Q1减少至Q2，只需将水泵的转速调整到n1，此时，水泵的扬程变为H3，水泵的运行工况点为C点。水泵的轴功率可表示为： （1）式中，Q—流量，H—扬程，—泵的效率，P—泵的轴功率，K—常数水泵在B点运行时，水泵的轴功率为： （2）水泵再C点运行时，水泵的轴功率为： （3）B点和C点的轴功率差为 （4）即水泵在恒速运行情况下阀门调节流量比水泵在变速运行情况下用调速来调节流量浪费掉功率△P。水泵在变速运行时，流量Q、扬程H、轴功率P与转速n之间的关系为：（5）由上式可知，流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。因此，转速控制比流量控制可以大幅度降低轴功率，从而节能。3 水泵变频调速原理 变频调速是改变供电电源频率的一种调速方法，异步电动机的转速n，当转差率变化不大时，基本上正比于电源频率，只要能平滑的调节电源频率，就可平滑的调节电动机的转速。

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