基于粒子群算法参数自我调整的罐区液位自动化控制方法设计

由于采集的罐区液位信号存在大量的干扰信号,导致控制器输出的操作量不准确,从而使得液位控制值与目标值的偏差较大,控制精度偏低。为此,提出基于粒子群算法参数自我调整的罐区液位自动化控制。依据罐区的结构特点与液位控制目标,求取液位变化率与液位二阶加时滞函数,进而设计罐区模型结构,结合预设的控制逻辑和液位传感器提供的实时数据构造液位自动化控制器,并通过对罐区液位输入信号进行采样和滤波,以剔除干扰信号,由此计算输出操作量,基于此,引入粒子群算法参数自我调整方法对控制器的参数进行自适应整定,从而优化控制器参量,实现罐区液位的控制。实验结果表明,利用所提方法对罐区液位进行控制后,输出的控制值与目标值基本相符,控制精度较高。

室内绿植智能浇水系统

针对盆栽进行智能、合理的维护,解决在栽培过程中无法及时浇水以及无法控制浇水量的问题,设计了一款自动浇水装置。采用单片机作为内部控制器,该装置装配有温湿度传感器和液位传感器等环境参数检测设备,能够智能地响应室内环境和土壤潜在需求。通过PID控制算法来控制进出水泵出水量,将期望出水量设置为SP并实时检测实际出水量PV,通过计算误差并根据PID控制器输出的控制变量U控制相应的继电装置,以实现自动浇水装置的智能化控制。

基于智能控制算法液位控制系统的实现

利用西门子S7-1500系列PLC模组和MCGS触摸屏,实现对双容水箱系统的液位恒值控制和水箱液位的实时监控。在不需要建立被控过程的数学模型的前提下,采用了模糊控制和模糊积分控制两种智能控制算法对液位进行控制,并分析了两种智能算法的优缺点。通过现场实验证明了模糊控制算法存在静态误差,而加入积分控制后误差可以被消除。该系统具有可视性强、控制效果好等优点。

基于模糊自整定PID的双容水箱串级液位控制系统研究

双容水箱串级液位控制具有抗干扰能力强、超调量小、过渡过程较短等特点。传统的PID算法和参数整定方法难以达到期望的控制效果。因此,针对双容水箱串级液位控制,利用模糊推理的方法实现在线自整定PID参数,设计相应的模糊PID控制器,基于Simulink仿真建模,对比传统的PID与模糊自整定PID输出响应曲线发现,该模糊自整定PID系统具有更好的鲁棒性,抑制系统超调以及对控制参数变化的自适应能力更强。

一类复杂工业过程的数据驱动与PID协调控制

针对一类具有强非线性且难以建立精确数学模型的复杂工业过程,提出了一种基于PID与数据驱动的协调控制策略。在系统初始阶段,采用PID控制方法,不需要建立系统的数学模型,就能获得大量系统输入输出(I/O)数据。在系统稳态阶段,提出了多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)无模型自适应离散终端滑模控制(model-free adaptive discrete terminal sliding mode control,MFA-DTSMC)方法,该方法基于系统的紧格式动态线性化数据模型,且伪Jacobian矩阵(pseudo-Jacobian matrix,PJM)估计算法仅取决于被控对象的I/O测量数据。其次,设计了一种协调控制策略,实现了PID与数据驱动控制器之间的协调控制。以双容水箱液位系统为例进行仿真实验,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

基于扰动观测器的双容液位系统RBF神经网络滑模控制

针对双容液位系统存在的外部扰动、模型参数不确定等问题,设计了一种基于非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer,NDOB)的径向基函数神经网络滑模控制(radial basis function neural network sliding mode control,RNNSMC)方法。建立双容液位系统数学模型,采用积分型滑模面来提高系统的鲁棒性,在常规积分滑模控制的基础上,通过RBF神经网络(RBF neural network,RNN)对系统的非线性函数进行逼近,并设计非线性扰动观测器估计外部扰动,选用Lyapunov稳定性判据证明了控制策略的闭环稳定性。仿真结果表明,所提控制策略与积分滑模控制(integral sliding mode control,ISMC)方法相比,不需要精确的数学模型,且控制精度更高,抗干扰能力更强。

储罐液位控制节能参数仿真研究

在石油化工行业生产过程中,储罐作为一种最普通的设备被广泛应用。为保证储罐安全,储罐液位须限定在一定范围内,液位控制达到稳态的时间,直接关系到系统的稳定性及节能性。针对如何精准确定控制参数这一问题,采用仿真手段对储罐的液位控制进行研究,找到提高液位控制的节能参数,利用WINCC 7.3上位机编程软件搭建上位机工艺流程,在模块中插入C脚本语言,达到与实际运行一致的工艺参数,在STEP7 V5.5软件搭建下位机PID仿真程序,两个软件做联合仿真。仿真结果表明:在同等工况下(1000 m^(3)缓冲罐,直径11.5 m,高度10.725 m,污水外输泵排量85 m^(3)/h),比例值采用10产生的液位变化曲线达到稳态的时间与比例值采用5液位变化曲线达到稳态的时间相比缩短4 min;初步估算,每天每个泵将减少高频运行时间约为2 h,如果按照72 kW功率计算,每台泵每天节能约为72 kWh,每年节能约为2.628×10^(4)kWh,按照0.54元/kWh电价计算,每台泵每年节约运行费用1.42万元。在油田实际生产运行中,优化控制参数能起到较好的节能降耗作用,产生良好的经济效益。

循环量预测模型下石化污水脱硫罐液位控制方法

提出循环量预测模型下石化污水脱硫罐液位控制方法。在循环量预测模型下,分析影响脱硫罐液位变化的主要影响因素,在此基础上预测脱硫罐液体循环量,同时将各项影响因素作为输入变量,设计脱硫罐液位被控模型,结合循环量的变化调整脱硫罐液位,根据脱硫罐液位的波动情况,设计切换控制机制,使其能够在液位的不同状态下始终维持稳定。实验结果表明:循环量预测模型下石化污水脱硫罐液位控制方法控制响应时间快、控制精度高。

便携式卧式罐容积和液位测量的探索性设计

本文设计了一种可用于卧式罐的快速容积检测方法及一种便携式卧式罐容积液位测量装置,并结合容量比较法和几何测量法的优点,对检测介质的快速称重及被测容器液位高度的自动化进行读数。结果表明:该方法和装置不仅能有效提高检测速度,而且能大幅降低检定人员劳动强度。

二次供水中转水箱水位自控方案

介绍了一种二次供水中转水箱水位自控方案,根据水箱余氯浓度变化趋势,通过历史用水量模型估算未来用水量需求,以需求动态调节水箱水位。这一自控方案对传统水箱水位控制方法进行了有益改进,确保了储水量满足用水安全,并且使供水符合优质饮用水要求。

基于模糊自整定PID的水箱液位控制

水箱液位控制系统具有时滞性、大惯性、不确定性等特点,采用传统的比例积分微分控制器(Proportional-Integral-Derivative,PID)调节难以实现液位的快速、准确调节。因此引入模糊控制理论,利用其自适应学习能力,根据实际情况调节PID控制参数,以更好地适应水箱液位控制系统的参数变化。对水箱液位控制系统进行仿真实验,实验结果表明,模糊自整定PID控制有效减少了系统响应时间和系统超调量,加强了系统的快速响应性和鲁棒性。此外,还通过随机扰动仿真实验验证了模糊自整定PID控制在抵抗干扰方面的有效性。

基于智能化控制的循环水前池液位稳定优化研究

通过分析循环水前池液位变化对发电机组运行的影响,设计了智能化控制系统,将液位传感器采集的数据作为测量信号,通过智能化算法输出控制信号用于调节变频器,从而实现对循环水补给水泵的智能化控制。实测结果表明,该方法可以显著减小液位波动范围,有效解决大量循环水池溢流问题,提高发电机组冷却效果,可以在保障机组安全运行的基础上提升生产效率并降低能耗,有助于实现机组的降本增效。

基于单片机的农村蓄水池设计

随着农业现代化技术的迅速发展,人们对农业蓄水自动化技术的要求越来越高。设计了一款基于AT89C52单片机的蓄水池,通过对系统硬件和软件的设计,实现对水位的检测、控制、显示及故障报警功能。仿真测试和实物测试结果表明,该系统实现了蓄水池的自动化控制,方便了人们日常生活用水。

双容水箱模糊Smith时滞补偿控制系统混合实验平台设计

设计了一个基于西门子S7-300PLC控制系统和双容水箱实验装置的混合实验平台,其涵盖了控制策略的仿真以及对实际对象的控制。该平台利用以太网和OPC通信,实现了控制器、被控对象及监测系统之间的数据互联传输,并以模糊Smith时滞补偿控制策略的应用验证为例,使得虚拟仿真和实际验证有机地融合在一起并能够灵活、快速地转换,提高了双容液位系统控制策略设计的可移植性,解决了系统设计和工程应用之间的脱节问题。

基于解耦算法的双容水箱液位控制

双容水箱的液位是典型的MIMO非线性耦合系统,针对液位控制,构建了基于ControlLogix的控制系统,解决液位控制问题;根据物料平衡原理建立了双容水箱的数学模型,并且在稳态工作点附近进行线性化,进一步依据解耦算法的原理,给出了双容水箱液位控制的解耦模型,在此基础上采用PID控制器进行控制。实验结果表明,基于解耦算法的液位PID控制效果要好于单纯的PID控制。

大机组加热器水位调节的新方法

大中型火电厂高低压加热器的疏水调节器普遍存在着执行机构动作频繁、易磨损、易腐蚀及可靠性差的问题。文中介绍一种利用汽液两相流的流动特性控制水位的全新思维方式的新型水位控制器———汽液两相流自调节水位控制器，并论述了该新型水位控制器的工作原理、性能及在３００ＭＷ机组上的应用情况。

基于自适应控制的三容水箱液位控制

提出基于无模型自适应控制理论的三容水箱液位控制优化算法。根据三容水箱液位控制基本原理,建立三容水箱控制系统数学模型,利用神经网络算法对滞后时间进行优化训练,能够得到离散时间非线性三容水箱液位系统的控制,从而实现了三容水箱液位的有效控制。实验结果表明,利用改进能够提高三容水箱液位控制系统的响应速度,减少了超调量,具有优越的稳定性,效果令人满意。

呼吸机湿化器可自动补液系统设计

目的设计一款可实时监测湿化罐液位并按需自动补液的呼吸机湿化器。方法分别在湿化罐侧面3.2、3.8 cm液位处安装光学液位传感器,用于监测湿化罐液位。在湿化器主机安装蠕动泵,湿化罐液位与光学液位传感器的高低状态可控制蠕动泵规律挤压水管注液。结果当湿化罐液位低于3.2 cm时,蠕动泵启动并开始注液,当液位上升至3.8 cm时,蠕动泵停止工作,将湿化罐液位控制在3.2～3.8 cm之间。结论该湿化器将湿化罐液位控制在理想范围,使患者吸入气体加温、加湿效果达到最佳,可提高人工气道护理质量。

储水罐水位调节阀内部流场数值模拟及流道结构改进

针对某超(超)临界火电机组锅炉储水罐水位调节阀内部流场的漩涡问题,利用CFD技术对其内部流场进行仿真分析,得到该阀在不同开度下的漩涡的分布情况,为流道结构改进设计提供了依据。以扩大阀体内腔,减小阀体内壁边界倾斜度的原则对其流道结构进行改进,提出相应的改进方案,并对结构改进后的阀门在全开时的内部流场进行仿真分析,证明改进后的方案基本消除了漩涡。通过对流场数值模拟和流道结构改进为储水罐水位调节阀的结构设计提供了理论依据。

稻田鸭舍喂水控制系统设计

为促进稻鸭共作技术的推广应用,提高稻田鸭舍的自动化水平,设计了鸭舍自动喂水系统。该系统主要由水箱、液位控制器、液位传感器、乳头式饮水器、水管、水泵等部分组成。液位控制器由STC15F2K40S2单片机和集成控制电路组成,可进行水箱液位检测和水泵驱动,实现水箱低水位自动补水、有效防止高水位水溢出的功能。利用该系统进行了液位控制性能试验,根据试验结果确认该喂水系统为一阶惯性系统。通过SPSS对试验数据进行非线性回归分析,利用系统识别的方法,确定液位高度控制系统的传递函数。根据MATLAB分析系统的动态性能结果可知,从水箱低水位上升到高水位所需时间ts=300s,系统稳态误差ess=0,表明系统运行稳定、反应快速、执行结果准确,可以实现野外鸭舍喂水系统的自动控制。田间作业试验表明:喂水系统的平均每100s故障次数为0.101次,平均故障率为2.71%,时间利用系数平均值为97.35%。喂水系统可靠性达到了设计要求,可满足实际应用需要。