PID單片的CPU、器、輸入/輸出部件和時鐘電路等。自問世以來，性能不斷提高和變頻調(diào)速技術(shù)在恒壓供水技術(shù)中模糊控制理論在恒壓供水系統(tǒng)中過程中，系統(tǒng)通過查找模糊控制表把實時的壓力等輸入信號轉(zhuǎn)化成輸出，然后通過模糊決策得到輸出的清晰量，最后系統(tǒng)根據(jù)該清晰量進(jìn)行電頻控制，控制PID在過去的50年，調(diào)節(jié)PID控制器參數(shù)的方法獲得了極大的發(fā)展。其中有利用開環(huán)階躍響應(yīng)信息，如Coon-Cohen響應(yīng) 法的，如Ziegler-Nichols連續(xù)響應(yīng)法。然而這些調(diào)節(jié)方法只識別了系統(tǒng)動態(tài)計算機能自動調(diào)整PID參數(shù)。這樣能實現(xiàn)自動調(diào)整、短的整定時間、簡便的操作，改善響應(yīng)特性而推動了自整定PID控制技術(shù)的發(fā)展。自整定技術(shù)可追溯到50年代自適應(yīng)控制處于萌芽時期，60年代國外有人品化。80年代由于適用的控制理論的完善以及高性能微機的使用，才使得自整定控制器得以開發(fā)，PID控制器參數(shù)的自動整定技術(shù)設(shè)想已慢慢實現(xiàn)。PID模糊控制的概念是由加利福尼亞大學(xué)著名教授L.A.Zaden首先提出PIDPIDeeceec對參數(shù)自整定PIDPID研究內(nèi)容:本設(shè)計研究了在主為單片機的模糊PID變頻自動控制恒變頻調(diào)速恒水位供水系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展主要介紹其系統(tǒng)的目的和意義，變頻器變頻調(diào)速恒壓水位供水系統(tǒng)的理論原理以及總體方按的設(shè)計主要是變頻恒壓供水系統(tǒng)的模糊控制器設(shè)計及仿真研究主要介紹模糊控制的概念和特點以及模糊控制器的設(shè)計并且運用進(jìn)行仿真研應(yīng)用設(shè)計主要介紹了控制系統(tǒng)程序設(shè)計主要包括七大程序，分別是初始化程序、停機程序、水泵電機啟動程序、電頻/工頻切換程序、圖、程序等。第二章變頻調(diào)速恒壓控制系統(tǒng)的方案設(shè)計異步電的轉(zhuǎn)速與定子電源頻率和極對數(shù)有關(guān)，改變f就可以平滑的調(diào)效率不下降，這就是V/F控制。V/F控制簡單，通用性優(yōu)良。M2f

(2-矢量控制是在交流電上模擬直流電控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，將定子電流分解成相應(yīng)于直流電的電樞電流的量和勵磁電流的量，并分別進(jìn)行任意控一、水泵工況點的確定以及變化[4、 圖2-4水泵變速恒壓工 圖2-5變頻調(diào)速恒壓供水水泵工況調(diào)節(jié)通過改變水泵轉(zhuǎn)速使P0保持恒定。 N60f1s

（2-當(dāng)負(fù)載減小時，通過VVVF降低交流電的頻率，電的轉(zhuǎn)速從n1降低HN以相應(yīng)規(guī)律改變。 Q1Q2n1 （2- H1H2n1 （2-P1

n2 （2-2 HKQ2 式2-6是頂點在坐標(biāo)原點的二次拋物線族的方程在這種拋物線上的各點具fn，從而改變水泵性能曲線得以實現(xiàn)的。其工況調(diào)節(jié)過程可由圖2-5來說明。由圖2-5可見，設(shè)定壓力值（揚程）為H0，初始用水量為QA，初始工況點為A，水泵電機的轉(zhuǎn)速為n1，工作點A的軸功率即為AH0QA四點所圍的面積。當(dāng)負(fù)載減小時，壓力升高，壓力傳感器將檢測到升高壓力轉(zhuǎn)換成4-20A電流信號送往模糊調(diào)節(jié)器，經(jīng)比較處理后，輸出一個令變頻器頻率降低的信號，從而降低電機轉(zhuǎn)速至n2 減小。恒壓供水系統(tǒng)中壓力值恒定在H0,因此水泵工作點又沿著轉(zhuǎn)速n2所對應(yīng)CHCQC四點所圍的面積。水泵的效率曲線-Q,，水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也換。如圖2-6所示:動；2)電機工頻運行；3)電機不運行。一般情況下，水泵電機都處于這三種工的電采用軟起動，在頻率未達(dá)到工頻頻率（f50HZ）的情況下水泵電增至工頻f0（即50HZ），模糊控制器發(fā)出指令，接通變頻器BX端，變頻器FWD定值；水管水壓高于設(shè)定水壓上限Pk時,在模糊控制器控制下電機停止運行。在頻率不大于工頻頻率（f050HZ）的情況下水泵電機在變頻器的拖動下變電機工作過程流程圖如下不能通過有效的測量來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，PIPDPID關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。(2)的或簡稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。目前需要增加的是“微分項”，它能誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微模糊控制理，模糊控制部件—模糊控制器及其設(shè)計。模糊控制的基模糊控制系統(tǒng)通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)控制系統(tǒng)，是具有智能型的模糊控制器。據(jù)此，實際應(yīng)用中，模糊控制器有兩種組成形式:一種是由模糊邏輯組論系統(tǒng)設(shè)計之前，先定性的分析一下三大部件的設(shè)計。定義。通常選用三角形和梯形函數(shù)的隸屬度函數(shù)。的是定性的、確的模糊條件語句。模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。的變化范圍為-200～200n，n4～8，K定義為Kn (3-u的范0～5，取n=10，則K=u/n=5/10=0.5k,u變化5檔。比例因子的效果。語言變量的選擇常常根據(jù)人們的將同類事物分為大中小，一般在設(shè)中(NM)，負(fù)大（NB）。取模糊隸屬函數(shù)如圖3-2所示。散化e的情況為{-3，-2，-1，0，+1，+2，+3}，取七位語言變量值PB，PM，PS，Z，NS，NM，NB，取模糊隸屬函數(shù)如圖3-2所示。靈敏度高；較平緩則控制的靈敏度低，控制特性較平緩。二是PB，PM，PS，…3-2e和ec并將它們作為控制器的輸入，由控制器根據(jù)模糊控制規(guī)則對參數(shù)進(jìn)行將KP、KI和KD作為模糊控制器的輸出。NB NM N

ZO PM P—0.15－0. －0.0

00 0.1 015EE 0 圖3-4KP隸屬度函數(shù)曲 圖3-5KI隸屬度函數(shù)曲KP、KIKDZO,PS,PM,PBKP量化到區(qū)域(10,100)內(nèi)，KI量化到區(qū)域(4,6)內(nèi)，KD量化到區(qū)域(0,3)KP、KIKD的隸屬函數(shù)曲線分別如圖3-3、3-4、3-5所示。c根據(jù)參數(shù)KP、KI和KD對系統(tǒng)輸出特性的影響情況，可以得到對于不同的偏差e和偏差變化率e時，參數(shù)的自整定原則：[7~10]c瞬間變大，需要取較大的KP為了防止積分飽和，應(yīng)取較小的KI，同時為了防止微分飽和，避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，應(yīng)去掉微分作用，即KD＝0。e*ec>0，說明誤差在向絕對值增大的方向變化。當(dāng)偏差|e|和偏差變化率|ec|時為中等大小，系統(tǒng)處于跟隨階段，為了使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)減小，KP、KI和KD都不能太大，需要取較小的KP值，KI和KD的值大小要適中，以保證系統(tǒng)KPKIKD值，KPKIKD值，以提高系統(tǒng)的e*ec>0，說明誤差在向絕對值減小的方向變化。若偏差|e|較大，則應(yīng)KP,同時可取較小的KI和中等KPKI的值，同時為了避免系統(tǒng)在設(shè)定值附近振蕩，并考慮系統(tǒng)的性能，適當(dāng)選取KD的值，通常為中等大小。eee 1、2、3T1=1，T2=4；T13，T2=8；T1=5，T2=12的特性曲線。圖3-6常規(guī)PID控制特性曲 3-63-7系統(tǒng)的動態(tài)特性明顯優(yōu)于常規(guī)PID控制。常規(guī)PID控制器強，但上升時間改善不大。給水行業(yè)為《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》中“二供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、及經(jīng)濟運行段。較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點是非線性、大慣性的系統(tǒng)，現(xiàn)代在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態(tài)精度。系統(tǒng)統(tǒng)組成示意圖如圖4-1所示。速的方式，控制器控制泵站投運水泵的臺數(shù)及變量泵運行工況，并實現(xiàn)對每臺可減小電的沖擊電流，沖擊電流會造成電局部溫升過大，降低電壽命，可減小硬起動帶來的機械沖力，沖力加速所帶來的傳械（軸，齒合齒輪行。軟起動使堤岸可以起停自如，減少空轉(zhuǎn)，提高作業(yè)率，因而有節(jié)能作用?？键c的水壓檢測出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換成4~20mv的電信號，再將此信號傳A/D進(jìn)行處理。系統(tǒng)1、恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長白呢感和電的機械使用。4、水泵呢感電采用軟啟動發(fā)誓，按設(shè)定的加速時間加速，避免電N60f1s （4-n為電機轉(zhuǎn)速，f為定子供電頻率，s為轉(zhuǎn)差率（s0.02），p為電機的極對數(shù)。由公式可見，水泵轉(zhuǎn)速n‘=n正比于供電頻率，因此，連續(xù)地改變電機定子的供電頻率就可以平滑改變電的轉(zhuǎn)由流體力學(xué)知：壓力P，流量Q和功率N的關(guān)系為N=PQ，而功率與水泵n2n族曲線為不同功率（轉(zhuǎn)速）P=F（Q）2Q= 2管阻時的P=F（Q）曲線，同一曲線上的不同點，其功率是不同的。Q1，打開閥門（t~0），管阻將突然變化，點4-4所示。PP0P2由管阻變化時間和系統(tǒng)的響應(yīng)時間決定。 圖4-2水泵的特性曲 圖4-3恒壓過程分析4-4轉(zhuǎn)速，使輸出壓力始終保持在恒定壓力。其閉環(huán)控制原理如圖4-5所示。4-5整個系統(tǒng)電控部分以ATMEL公司的AT89C52為，這種內(nèi)置有

其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4-6所示。硬件原理框圖恒壓變頻控制恒壓控制板設(shè)計主要包括基于AT89C52的單片機主控制電路設(shè)計、人機界面單片機主控制電路以AT89C52單片機作為可以變成微控制器在外部晶振提供的12MHZ工作頻率下開始工作，通過編程實現(xiàn)模糊PID控制。外部電路5次，本設(shè)計采用技術(shù)成熟，穩(wěn)定性能價比極高的AT89C52足已滿足性能要求。C52單片機資源比較豐富，包適：8K的片內(nèi)ROM，256個字節(jié)的RAM32根I/O并口1個種處理和算法的子程序及控制表。4-74-8基于系統(tǒng)集成的考慮，該數(shù)字模塊可以用VHDL實現(xiàn)。由于該數(shù)字模塊設(shè)計18255A器和B組控制器，數(shù)據(jù)緩沖器及讀寫控制邏輯。2.8255A控制總線6條：RESET：復(fù)位線，高電平有效。CS：片上述控制線對8255A端口和工作方式的選擇見表4-14-18255A3.8255A8255AC口單一置復(fù)位控制字。用戶通過程序可以把這兩個控制字送到8255A的控制字寄存器(AlA0=11B)，以設(shè)定8255A的工作模式和C端口的工作模式和C端口各位狀態(tài)。這兩個控制字以D7位狀態(tài)作為標(biāo)8255A有三種工作模式：模式0(Mode0)、模式1(Mode1)和模式2(Mode2)，8255A8255A根據(jù)本系統(tǒng)的具體要求，8255AA口用于輸出設(shè)定壓力值到顯示端、B口于輸出適時壓力變化量到顯示端和C口于各種控制線等均為輸出模式因此選擇8255A的工作模式為模式0。所以8255A的模式控制字為80H控制字寄存器選口地址為FF03H，初始化程序如下：MOVDPTR，#0FF03H7DPTRMOVA，#0801；工作模式控制字送AMOVX@DPTR，A；工作模式控制字送控制寄存器由于c52資源的不足需擴展內(nèi)存，93C46提供1024位串行EEPROM，它8PDIP，8JEOEEIAJS0IC8PIDP封裝如圖4-10所示。相連時，組態(tài)為128*8位。用來保存開機設(shè)定時的原始參數(shù)，這樣當(dāng)行于掉電前的狀態(tài)。如果不使用PlugandPlay方式，那么從12h到7fh地址空間可以用來用戶自己的數(shù)據(jù)。用戶可以在12-7f里寫入任何的數(shù)據(jù)。這樣就可以節(jié)省用戶自己的EEPROM。圖4-10 圖4-11 NE555的2引腳為高電平，起動復(fù)位。 圖4-12瑣存電路 圖4-13繼電器與MC1413接口電3~18V200mA，由于輸入阻抗高，1ｕA10MHZ。[20]MC1413形成簡單的“0-1”裝置（如圖2-13所示）來控制水泵電機的起停和信號。人機4-14C：手動交替指示D：AE：BF：Alarm1 G：Alarm2H：交替切換鈕

4-15該出現(xiàn)的噪聲。為了消除按鍵的不良噪聲，又由于一般人的按鍵速度最多10次/秒，即一次按鍵的時間1~lOOms，所以按下的時間估算為50ms，如果取樣信號8msDDOD1RSRS時輸出為0。只有兩次取樣值不變才能輸出，否則保持原先狀態(tài)：從而得到經(jīng)消前向輸入通道和后向輸由于系統(tǒng)要求的響應(yīng)速度并不快，因此系統(tǒng)A/D輸入采用8位串行TLC0831逐次近模數(shù)轉(zhuǎn)換器(如圖4-18所示)，這樣可以節(jié)省AT89C52的I/0口，并可D/A輸出電路采用了光耦式D/A輸出，并采用了LM358雙運放組電機控制電路4-20大器虛短、虛斷原理，有(4-3)R1Ut和電壓U10共同決定，由歐姆定理得(4-4)式。U12U9IP6U12U10R1WU12UA

(4-(4-(4-通過上式，可以看出當(dāng)RA電阻值非常大時(幾十千歐)A、C通路中電流近0。不難推出U12U10RA,RBRD，根據(jù)放大倍數(shù)有Ut2U10根故障檢測電路中斷信號.圖4-21al,a2,a3不會吸和，A,B端與地端斷開，輸出為高電平;當(dāng)水泵工作時，圖中的熱ABA,B分別代表了水泵1和水泵2。A,B哪一端輸出電平為低就說明哪一個水泵發(fā)生了故障A,B89C52相連，輸入的信號經(jīng)過89C52判斷、輸出如果排除故障。此時熱繼電器使電短電，從而保護電。壓力檢測電路壓力檢測部分電路主要由傳感器和信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。(見圖4-22)傳器，直流電橋、差分放大器作為信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路。圖中SR變阻器為調(diào)零電阻。當(dāng)水壓為00V，但有時因為其它原因電橋0Rh0V。設(shè)滑動變阻器U0U1

(2-(2-SRR48SRSRR47Rh (2-第五章系統(tǒng)的設(shè)本系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功此交替時間0~24小時可調(diào)。繼續(xù)偵測20秒，均與此狀況相同時，代表己經(jīng)開始不用水，則控制器發(fā)出停車(一般設(shè)定15秒)，己達(dá)到緩沖停止目的，免除水鐘的沖擊，而停車后壓力則穩(wěn)定于設(shè)定壓力值的5%。漏水偵測停車補償功能：在極小情況下，如管路泄漏滴水情況導(dǎo)將壓力補足至設(shè)定值，此段的百分比為0~100%可調(diào)。前述某百分比則為0~100%可調(diào)。20秒后，控制器將中斷輸出使水泵馬達(dá)停止運轉(zhuǎn)，同時故障燈亮(此故障點為設(shè)定值之0~100RESET(復(fù)位)鍵或本系統(tǒng)中單片機內(nèi)的資C52RAMRAMRAM不夠用等各種意想不片內(nèi)RAM規(guī)劃如下:00H-1FH32RAM8RAM單兀，分別用代R0-R7PSWRS1RS020H-2FH位尋址區(qū)，這16個RAM單元具有雙重功能。它們既可以像普通RAMRAM單兀中的任何一位單獨存取。本系統(tǒng)30H-31H；(4)32H-33H(5) P參數(shù)值 (6) I參數(shù)值(7) D參數(shù)值 (8) 輸出的控制量(9) 控制字 (10)39H-40H水泵交替時間(11) 停車時間 (12)41H-60H系統(tǒng)運算過程中數(shù)據(jù)緩存區(qū)5-1圖5-2故障檢測流程 圖5-3鍵盤處理流程按鍵擊的關(guān)鍵是一次按鍵只讓它響應(yīng)一次，該鍵不就不執(zhí)行第二次。圖5-4壓力測量流程 圖5-5水泵故障檢測流程模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D壓 圖5-6模糊控制流程 圖5-7模數(shù)轉(zhuǎn)化流程器。本的研究主要完成了以下內(nèi)容:通過對變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的工作原[4].80c51系列微控制器系統(tǒng)原理、功能、集成與應(yīng)用.航空航天大[7]Math TM,High-performancenumericcomputationvisualizationsoftware,Users’guide, 5.X入門與提高[M].：，2000.3[10]康鳳舉主編，現(xiàn)代仿真技術(shù)與應(yīng)用[M]．：國防工業(yè)，2001，9韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用.:機械工業(yè)劉曙光等.模糊邏輯控制技術(shù).第一版.:中國紡織利TimerNE/SA/SE555/SE555CProductspecificationPhilipsServmicondoctorsLinearProductsP346~352WATER,1999(5)P36~37.單片機原理及其 術(shù).第二版 是班鄭文老師和其他任課老師，在他們的關(guān)心和幫助下，學(xué)習(xí)和工導(dǎo)和無微不至的。在撰寫的過程中，黃老師也給予了細(xì)心的指導(dǎo)和修正。在本