水轮机调节系统的Fuzzy自整定PID控制及其仿真

介绍了水轮机调节系统的Fuzzy自整定 PID控制的系统结构、控制思想、控制算法以及基于 MATLAB的仿真系统的设计步骤和方法,最后对Fuzzy自整定PID控制和传统的PID控制的仿真结果进行了比较。

基于Fuzzy-Smith控制器的营养液pH值调控系统研究

pH值的控制是水肥一体化营养液循环控制系统的重要环节,水肥控制过程中pH值在最优控制范围内有利于根系的发育以及多数矿物质的吸收。营养液调控过程中,由于循环管路以及酸液的缓慢扩散,使得pH值调节过程存在很大的时滞,传统PID难以取得良好效果。本研究根据被控对象特点,建立了描述该过程的数学模型,设计开发了一套具有二次混肥特性的以MSP430单片机为主控的营养液pH值控制系统。由于参数自整定模糊PID不需要精确数学模型以及Smith预估可对纯滞后进行补偿的特点,开发的系统将参数自整定模糊PID控制引入Smith预估当中,既缓解了滞后时间对控制系统的影响,又对模型的不精确性进行了补偿。为了验证该算法以及系统的有效性和优越性,分别对PID、Fuzzy-Smith控制算法进行仿真测试,同时在不同灌溉量下进行性能试验。试验结果表明,在不同灌溉量下Fuzzy-Smith控制算法pH值的平均最大超调量为0.83%,营养液pH值从8.0调节为6.0的平均时间为157 s,优于常规PID控制的2.55%和189 s。

基于水资源空间均衡的“四水四定”调控模型构建

为实现未来不同时间尺度下的水资源空间均衡与动态调控,创建了一套完整严谨、可动态调控的“四水四定”模型体系。通过模糊信息粒化窗口的支持向量机模型预测区域未来总用水量,利用基于时间序列相似性分析的自回归支持向量机模型预测区域未来分用水量,并对两类数据进行不确定性分析;构建了复杂回归函数对各类用水指标进行情景预测,经统计检验后将其作为当前用水模式下未来用水指标;构建了“四水四定”水资源承载力模型和水资源空间均衡模型,基于未来总用水量、未来各分用水量、未来用水指标,选用水资源负载系数、用水效益和水土资源匹配系数3个指标,结合基尼系数量化水资源空间均衡度,分析当前用水模式下未来水资源均衡度;构建了最优化模型,以最小化基尼系数为目标函数调整未来用水模式,实现水资源动态调控。所创建的模型体系可以实现未来不同时间尺度下的水资源空间均衡与动态调控。

温室大棚溶解混施智能施肥机设计与实现

为了实现固体水溶性肥料高效溶解与精准施肥,设计了一种温室大棚溶解混施智能施肥机,主要由肥料搅拌单元、供水单元、吸肥单元及控制单元组成,水肥配比采用模糊PID控制调节方式。首先,依据固体水溶性肥料的自身特点搭建带有肥料搅拌装置的施肥设备硬件系统;然后,根据施肥设备混肥特性,建立肥料EC值调控模型,设计PID控制器;最后,采用模糊控制方法自适应调节PID参数,提出模糊PID控制系统设计方法。试验结果表明:使用模糊PID控制策略能够显著提高系统性能,特别是在减少系统滞后时间和保持系统稳定性方面。

中华鲟全人工繁殖技术研究

中华鲟（Acipenser sinensis）在人工驯养条件下性腺发育并最终成熟是突破中华鲟全人工繁殖技术的关键环节,有效的养殖模式对促进中华鲟性腺发育成熟、提前成熟以及实现雌雄同步成熟具有非常重要的作用。本研究在不同养殖模式（水温和营养调控）下对中华鲟性腺发育状况进行长期观测。结果显示,中华鲟在仿自然变温或恒温的养殖环境中,性腺均可发育至III期。采用配合饲料、饲料中添加鲜活鱼或冰鲜鱼以及仅用鲜活鱼或冰鲜鱼饲喂,均能够使部分中华鲟性腺发育启动,但添加鲜活鱼或冰鲜鱼组性腺发育启动的比例较高,其中,有3尾中华鲟性腺达IV期。成功对性腺发育至IV期的1尾雌鲟（12龄,体质量57 kg）和1尾雄鲟（14龄,体质量64 kg）实施了人工催产和授精,采获卵6.25万粒,精液2 850 mL,受精率为60.1%（36.3%~80.4%）。在（19.3±0.2）℃下经过约125 h,仔鱼大量孵出,获初孵仔鱼2.3万余尾。此次中华鲟全人工繁殖技术研究的有效尝试可为今后养殖中华鲟的规模化繁育提供借鉴。

适于高矿化度地层水地层的稳油控水绒囊流体

为验证绒囊流体在含高矿化度地层水地层中稳油控水效用,在温度120℃、围压15 MPa、回压1.5 MPa条件下,采用恒流速法测定绒囊流体封堵前后,含不同矿化度盐水和煤油的人造砂岩柱塞稳定流动渗透率和注入压力变化。实验结果表明,0.1 m L/min恒定流速下,绒囊流体封堵前后,含Fe2＋＋Ca2＋＋Mg2＋矿化度分别为1×104 mg/L、10×104 mg/L、20×104 mg/L盐水岩心驱替压力由0.46~0.63 MPa升至1.39~2.23 MPa,封堵能力提高205.83%~262.64%;渗透率140.82~193.30 m D降至66.96~109.85 m D,损失率43.15%~52.53%。以煤油模拟地层原油,相同条件下测定封堵前后效果,驱替压力0.48~0.52 MPa升至0.51~0.55 MPa,增幅5.83%~8.08%;渗透率232.05~272.52 m D降至211.09~249.25 m D,损失率2.26%~4.51%。在地层水矿化度8×104 mg/L、4×104 mg/L的Y井和Z井实施绒囊流体稳油控水,通过提高泵次、深抽等工艺,油井产水量分别降低46.38%、15.99%,产油量提高6 200%、180%。研究和应用表明,绒囊流体抗高矿化度堵水体系能够实现稳油控水。

模糊控制在水厂混凝投药系统中的应用

针对给水厂混凝剂投加控制系统中存在的非线性、时滞性和模糊性等问题 ,结合工程实例提出了模糊控制的思想 ,介绍了混凝模糊控制系统的组成 。

深度调峰机组给水泵再循环控制优化调整

燃煤机组参与深度调峰时给水泵再循环控制需要频繁调整,本文针对给水泵再循环自动控制过程中存在的典型问题,采用PID结合流量前馈联合控制、开启速率分区限制、变参数调节、动态下限等控制策略,通过参数优化调整,使机组深度调峰期间汽动给水泵再循环自动控制过程中锅炉给水流量及汽动给水泵流量控制更加平稳,控制偏差及超调量等指标明显改善,有效提高了机组在深度调峰阶段运行的安全性及稳定性。

核反应堆稳压器水位和压力控制系统研究

利用前馈补偿控制方法实现水位和压力系统的解耦后,利用模糊自适应PID控制方法对系统进行控制。仿真结果表明:稳压器水位和压力的稳态性能都得到了较大的改善。

基于Matlab/Simulink动态建模的600MW机组给水全程控制系统优化

采用Matlab/Simulink软件对同煤大唐塔山电厂(塔山电厂)亚临界600MW机组给水控制系统在高、低负荷下的不同动态特性进行建模和仿真。根据仿真结果,重新构造了控制器结构并优化了调节器参数,实现了机组在低负荷下汽包水位、调节阀差压的解耦和高负荷下汽包水位的精确控制,以及机组从锅炉上水到机组满负荷运行过程、RB等特殊工况下的给水全程控制。

水轮机调速器模糊自适应PID参数整定方法

针对水轮机调节系统结构复杂、难以控制等问题,在传统PID控制的基础上,运用模糊理论提出了基于模糊自适应PID控制的水轮机调速器参数整定方案,以实现对系统进行实时、在线控制。在水轮机调节系统数学模型的基础上,根据PID 3个参数分别对系统性能产生的影响,完成了模糊自适应PID控制器的设计与Matlab环境下的程序编写。在系统处于不同频率扰动下,分别采用提出的模糊自适应控制方案和Ziegler Nichols算法进行仿真实验。结果表明,提出的模糊自适应控制方案是一种有效的水轮机调速器参数整定方法,相比Ziegler Nichols算法,该方案控制下的系统能获得更好的动态性能。

大深度海水浮力调节系统研制

针对大深度水下机器人升沉运动过程中耗能较大的问题,提出了一种海水浮力调节的驱动方式。针对没有大压力、小流量高压海水泵问题,研制了由低压齿轮油泵驱动海水增压泵的装置作为产生高压海水的动力源,并设计了切换阀及压力平衡阀等关键部件。为模拟大深度海洋环境,研制了外负载模拟装置,对大深度海水浮力调节系统进行了前后舱充排水同步性实验、压力-流量实验、能耗实验以及定量充排水等4个实验,实验结果验证了该系统的可行性和有效性。

单片机控制变频调速恒压供水系统

本文介绍了由单片机控制的变频调速恒压供水系统原理、硬件构成以及应用软件的设计。用模糊控制实现系统的恒压变流量 ,在投入实际运行后效果良好。

无卡轴旋切机床进刀速度伺服控制

通过对无卡轴旋切机床的工作原理、传动过程和刀架进给期望速度函数的分析,指出旋切控制的关键在于刀具进给与原木实际转动速度的配合。采用旋转编码器实时检测原木转动线速度以及刀架进给速度,使用数字控制器和无速度传感器异步电动机矢量控制对刀架进给过程进行控制,从而实现了无卡轴旋切机床进刀速度伺服控制。该控制方法通过引入实际原木转速和刀架进给速度的反馈,采用自适应模糊控制策略有效地提高了系统的精度和抗干扰能力。理论与应用实践证明,该方法具有良好的应用价值和市场开发前景。

锅炉汽包水位自整定模糊PID控制

锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统.在建立锅炉汽包水位调节系统的基础上,运用自整定模糊PID控制对汽包水位进行控制.并对控制器的设计进行仿真分析,结果表明自整定模糊PID控制改善了汽包水位控制系统的静、动态特性,从而实现了对锅炉汽包水位的最佳实时控制.

模糊PID复合控制在变频水压加载系统的应用

针对目前水压加载系统能耗较大的状况,设计了一种新型的采用变频调速技术的水压自动加载系统,并根据系统特性建立了系统的数学模型。由于传统PID方法控制指标不够理想,采用模糊控制与传统PID并联的复合控制器对系统进行分段式控制,仿真结果表明此复合控制方法优于传统的PID控制,系统的动态特性和抗干扰能力都得到改善。

125MW机组凝结水系统控制技术的改进

针对南京热电厂 6号机组 (1 2 5 MW)的凝结水系统 ,将凝结水泵的定速运行改造为变频调速 ,并采用模糊控制技术控制凝泵转速和补水门开度 ,以便在稳定或变负荷情况下维持除氧器水位和凝汽器水位。实际运行表明 ,该控制系统不仅具有优良的控制品质 ,而且由于凝泵采用了变频调速 ,具有非常明显的节能效果。图 2参

基于模糊神经网络PID的锅炉汽包水位控制

将基于模糊神经网络的PID控制器作为给水控制系统的锅炉汽包水位调节器,可实时整定PID控制器的参数,以适应控制系统的要求。仿真结果表明,基于模糊神经网络的PID给水控制系统的响应快速性、调节平稳性及抗干扰能力均优于常规的PID控制器。

模糊自适应内模控制在超临界给水控制中的应用

针对复杂多变、非线性、强耦合、大迟延的超临界机组给水控制系统,提出了一种基于内模的模糊自适应控制方案。通过仿真试验,可以得知模糊自适应内模控制算法可以显著提高给水系统的响应速度和稳定性,并且在抗干扰和模型自适应方面都优于常规PID控制和内模控制,具有较好的控制效果。

模糊PID算法在燃气热水器水温控制中的应用

燃气热水器的水加热过程是非线性、时变的纯延迟控制过程,在燃气热水器水温控制系统中采用传统的PID控制算法进行温度控制难以达到满意的效果。本文提出一种采用模糊算法在线自动整定PID参数的方法,实现了燃气热水器水温的高精度恒温控制。结果表明:采用模糊PID算法的控制器响应快,超调小,控制效果更好。