第一篇：基于單純形法的PID參數(shù)尋優(yōu)

基于單純形法的PID參數(shù)尋優(yōu)

1.引言

由于PID 控制具有直觀、易于實(shí)現(xiàn)、穩(wěn)態(tài)精度高以及魯棒性和穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)，并且人們對(duì)其原理和物理意義等比較熟悉，已經(jīng)建立了比較完善的理論體系，尤其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制過程中應(yīng)用尤為普遍，特別適用于對(duì)象動(dòng)態(tài)特性未完全掌握、得不到精確地?cái)?shù)學(xué)模型、難以用控制理論來分析和綜合的場(chǎng)合。

常規(guī)的PID 參數(shù)，通常做法是相應(yīng)于某一點(diǎn)求取相對(duì)最優(yōu)的調(diào)節(jié)參數(shù)后, 應(yīng)用于整個(gè)運(yùn)行過程,是不太合理的。此外, 參數(shù)的整定十分麻煩、復(fù)雜, 需要進(jìn)行被控對(duì)象特性和過渡過程特性的測(cè)試和計(jì)算, 或者需要借助于積累的調(diào)試經(jīng)驗(yàn), 才能獲得比較滿意的整定效果,為了減少PI D 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的麻煩, 克服因被控對(duì)象特性變化或擾動(dòng)作用造成的系統(tǒng)性能的降低。本文介紹采用數(shù)字PI D 調(diào)節(jié)器的參數(shù)自尋最優(yōu)控制。所謂自尋最優(yōu)控制是利用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算和強(qiáng)大的邏輯判斷能力, 按照選定的尋優(yōu)方法, 不斷探測(cè)、不斷調(diào)整, 自動(dòng)尋找最優(yōu)的數(shù)字P ID 調(diào)節(jié)參數(shù), 使得系統(tǒng)的性能處于最優(yōu)狀態(tài)。

參數(shù)的尋優(yōu)方法有很多，如單純形法、最速下降法、擬牛頓法等，都是對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，來得到所需參數(shù)的目的，計(jì)算量很大．但是．由于單純形加速法具有控制參數(shù)收斂快、計(jì)算工作量小、簡(jiǎn)單實(shí)用等特點(diǎn)．在線數(shù)字PID 參數(shù)自尋最優(yōu)控制中比較普遍使用單純形加速法。

2.數(shù)字PID 控制算法

PID控制器是一種線性控制器,它根據(jù)給定值與實(shí)際輸出值的偏差構(gòu)成控制偏差，將偏差的比例?P?、積分?I?和微分?D?通過線性組合構(gòu)成控制量，從而對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。PID控制器的控制規(guī)律為：

D?s??U?s?E?s??kP(1?1?TDs)（2.1）TIs其中：kP是比例系數(shù)；TI是積分時(shí)間常數(shù)；TD是微分時(shí)間常數(shù)。采用后項(xiàng)差分變換法，將上式離散化，得到

D?z??KpT1KpTDU(z)?1?kp??(1?z)?1E(z)TI1?zT1?1?K(1?z)D?11?z(2.2)?Kp?KI

其中，Kl?KpT/Tl為積分系數(shù)；KD?KpTD/T為微分系數(shù)。比例控制的作用是通過加大比例系數(shù)來增加系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；積分控制的作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分控制作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

由式(2.2)有：

u?k??[kp?Kl1?KD(1?z?1)]e(k)(2.3)?11?z由上式計(jì)算出來的u(k)是控制量的絕對(duì)大小，如果控制量是閥門,則它反映了閥門的開度，因此

稱為全位置式PID控制器。由式(2.3),有

u?k-1??[kp?Kl由式(2.3)與式(2.4)，1?KD(1?z?1)]z?1e(k)(2.4)?11?z?1?1?2?u?k???k1?z?k?k1?2z?z?????PID??e?k?（2.5）

進(jìn)而得到

u?k??u(k?1)?[kp(1?z?1)?KI?KD(1?2z?1?z?2)]e(k)(2.6)式(2.5)計(jì)算得到的是控制量的增量，因此稱為增量式或者速度式PID控制器，式(2.6)稱為遞推位置式PID控制器。

位置式PID和增量式PID本質(zhì)相同，只是形式不同而已，對(duì)系統(tǒng)的控制作用完全相同，但是增量式PID要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有記憶功能。實(shí)際應(yīng)用過程中常使用增量式PID或者遞推位置式PID，因?yàn)槿恢檬絇ID中含有積分項(xiàng)，需要存儲(chǔ)過去全部偏差，計(jì)算編程不方便。

3.對(duì)象離散化數(shù)學(xué)模型

連續(xù)傳遞函數(shù)與離散傳遞函數(shù)的轉(zhuǎn)換, 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同, 通常有雙線性變換法, 零極點(diǎn)匹配法、沖激響應(yīng)不變法和零階保持法等幾種不同的轉(zhuǎn)換方法。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中, 離散信號(hào)u?k?后面通常接有保持器, 而最常用的是零階保持器、對(duì)于調(diào)節(jié)對(duì)象前面含有零階保持器的連續(xù)傳遞函數(shù)的離散化, 采用零階保持法可以獲得準(zhǔn)確的離散等效。故本文采用零階保持法求取調(diào)節(jié)對(duì)象連續(xù)傳遞函數(shù)的等效離散傳遞函數(shù):

?G?s??G?z??1?z?1Z??(3.1)s????本系統(tǒng)離散化后得到的傳遞函數(shù)為：

Y(z)0.048z?1?0.472z?2G?z???(3.2)?1?2U(z)1?1.9048z?0.9048z得到u?k?與e?k?的關(guān)系，如下：

u?k??u?k?1??b0e?k??b1e?k?1??b2e?k?2?(3.3)式中b0為kp?kI?kD,b1為-kP-2kDb2為kD。

得到y(tǒng)?k?與u?k?的關(guān)系，如下：

y?k??1.9048y?k?1??0.9048y?k?2??0.048u?k?1??0.0472u?k?2?(3.4)

4.單純形算法介紹和PID 參數(shù)的單純形尋優(yōu)流程

4.1單純形算法介紹

在n維空間中的單純形是一種多胞形，它具有n+1個(gè)不在同一超平面的頂點(diǎn)．若各個(gè)棱長(zhǎng)彼此相等，則稱為正規(guī)單純形．所謂單純形就是一定的空間中的最簡(jiǎn)單圖形。N維的單純．就是N+1個(gè)頂點(diǎn)組成的圖形，如二維空間，單純形是三角形。

設(shè)二元函J?X1,X2?構(gòu)成二維空間，有不在一條直線上的三個(gè)點(diǎn)，XH,XGXL構(gòu)成了一個(gè)單純形。由三個(gè)頂點(diǎn)計(jì)算出相應(yīng)的函數(shù)值JH,JG,JL。若，對(duì)于求極小值問題來說，JH最差，JG次之，JL最好?？梢韵胂蠛瘮?shù)的變化趨勢(shì)：一般情況下．JG次之，JL最好?？梢韵胂蠛瘮?shù)的變化趨勢(shì)：一般情況下．好點(diǎn)在差點(diǎn)對(duì)稱位置的可能性比較大，因此將XG,XL的中點(diǎn)XF與XH連接．并在XFXG的射線方向上取XR，使XHXF?XFXR．見圖表一.以XR作為計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算其函數(shù)JR。(1)若JR?JG

說明步長(zhǎng)太大，以致XR并不比XH好多少．因此需要壓縮步長(zhǎng)，可在XR與XH問另選新點(diǎn)XS。(2)若JR?JG

說明情況有好轉(zhuǎn)，而且還可以加大步長(zhǎng)?？梢訶HXR的延長(zhǎng)線上取一新點(diǎn)XE。若JE?JR．取XE作為新點(diǎn)XS。若JE?JR．取XR作為新點(diǎn)XS?？傊强梢缘玫揭粋€(gè)新點(diǎn)XS。若JS?JG，說明情況確有改善．可舍棄原求的XH點(diǎn)，而以XG，XL,XS三點(diǎn)構(gòu)成一新的單純形(XGXLXS)，稱作單純形擴(kuò)張，然后，重復(fù)上述步驟。

若JS?JG．說明XS代替XH改善不大．可把原來的單純形(XGXLXS)，按照一定的比例縮小，例如邊長(zhǎng)都縮小一半，構(gòu)成新的單純形(XFXLXM)．稱作單純形收縮。然后重復(fù)以前的步驟，直到滿足給定的收斂條件。

圖4.1 單純形法示意圖

4.2 PID 參數(shù)的單純形尋優(yōu)

采用單純形法時(shí),計(jì)算機(jī)必須根據(jù)一定的性能指標(biāo)來確定控制性能的好壞。這個(gè)性能指標(biāo)則通過目標(biāo)函數(shù)來體現(xiàn)。本題目采用二次性能指標(biāo)為

J=?[e2(k)??u2(k)]k=0?(4.1)PID 的參數(shù)整定需同時(shí)確定3 個(gè)參數(shù)單純形法不用梯度這個(gè)信息,而是利用對(duì)許多參數(shù)點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值的比較來確定尋優(yōu)方向,適合于變量不太多的場(chǎng)合。從它們的大小關(guān)系看出函數(shù)變化趨勢(shì),為函數(shù)的下降方向提供參考。在搜索過程中主要采用延伸、收縮、壓縮和揚(yáng)棄的方法對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行處理。

單純形尋優(yōu)的初始化步驟如下：

1)輸入初始點(diǎn)X0，單純形邊長(zhǎng)l，反射系數(shù)r，延伸因子e，收縮因子c，收斂誤差和最大搜索次數(shù)Maxl．

2)令k=0。按Xi?Xi?hEi。方法構(gòu)建4個(gè)點(diǎn)以形成初始單純形．

具體流程圖如圖4.2。

5.實(shí)驗(yàn)仿真

5.1仿真模型

圖5.1系統(tǒng)模型

5.2結(jié)果分析

（1）?變化對(duì)參數(shù)影響

??0.5,KP?1.5003,KI?2.7066,KP?1.2067 ??0,KP?3.9503,KI?0.4672,KP?0

可見，可參數(shù)隨著?的增大，參數(shù)會(huì)有變化，比例度變大，積分時(shí)間變小，微分時(shí)間常數(shù)為0，即可滿足要求。

原因主要強(qiáng)調(diào)控制效果，較少計(jì)較控制代價(jià)，即主要考慮控制精度。比例度大一些，可提高整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度，也可以相應(yīng)減小余差。積分時(shí)間越小，控制作用越強(qiáng)，有助消除余差。微分控制作用的特點(diǎn)是：動(dòng)作迅速，具有超前調(diào)節(jié)功能，可有效改善被控對(duì)象有較大時(shí)間滯后的控制品質(zhì)；但是它不能消除余差。

因此，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇加權(quán)系數(shù)。既要考慮控制效果，又要考慮控制代價(jià)。（2）控制效果分析

選用加權(quán)系數(shù)為??0.5分析控制效果。

圖5.1 ??0.5時(shí)，控制器輸出

圖5.2??0.5，系統(tǒng)輸出圖 圖5.1表明控制的輸出經(jīng)過一段時(shí)間的波動(dòng)后，趨于常值，因此控制器輸出序列是穩(wěn)定的。由圖5.2可知，加入PID控制器之后系統(tǒng)輸出超調(diào)量小，過渡時(shí)間較短，穩(wěn)態(tài)誤差小，得到了較滿意的效果。

由以上可知，本文設(shè)計(jì)的控制器滿足了閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制器輸出序列穩(wěn)定性的要求。經(jīng)過單純形法參數(shù)尋優(yōu)的PID控制器設(shè)計(jì)是令人滿意的．

6.結(jié)論

由以上可知，本文設(shè)計(jì)的控制器滿足了閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制器輸出序列穩(wěn)定性的要求。經(jīng)過單純形法參數(shù)尋優(yōu)的PID控制器設(shè)計(jì)是令人滿意的．

但是還存在一些不足：

(1)計(jì)算延時(shí)時(shí)間過長(zhǎng)，不能滿足實(shí)時(shí)性。(2)容易陷入局部最優(yōu)。

(3)對(duì)于PID參數(shù)給定的是經(jīng)驗(yàn)值，實(shí)際對(duì)于不同的問題，這需要做大量的試驗(yàn)。(4)本文采用性能指標(biāo)為未直接考慮調(diào)節(jié)時(shí)間，所以快速性不好。(5)未對(duì)擾動(dòng)影響進(jìn)行分析。

因此，優(yōu)化算法有待進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。

第二篇：變頻恒壓供水系統(tǒng)與PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇解讀

順 德 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) Journal of Shunde Polytechnic 收稿日期 :2011-08-03作者簡(jiǎn)介 :張

琳(1978— ,女,黑龍江省佳木斯市人,講師,碩士,研究方向:電子、自動(dòng)控制、通信與信息系統(tǒng)。

變頻恒壓供水系統(tǒng)與 PID 調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇 張 琳

(天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院 機(jī)電系 , 天津 300451 摘 要 :介紹基于愛默生 TD2100變頻器(內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)器 組成的變頻恒壓供水系

統(tǒng) , 其主要用于高層樓宇的供水 , 系統(tǒng)由變頻器、壓力傳感器等組成 , 具有優(yōu)良的節(jié)能 作用和穩(wěn)定可靠的運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞 :變頻器;PID 調(diào)節(jié)器;恒壓供水 中圖分類號(hào) :TP214;TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :B 文章編號(hào) :1672-6138(2011 04-0007-03 DOI :10.3969/j.issn.1672-6138.2011.04.003 科技與應(yīng)用

Vol.9No.4Oct.2011 變頻恒壓供水系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑中普遍采用的一種水 處理系統(tǒng),隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們節(jié)能意識(shí)的 不斷增強(qiáng),變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能特性使得其越來越 廣泛應(yīng)用于住宅小區(qū)、高層建筑的生活及消防供水系 統(tǒng)。本文介紹了基于愛默生 TD 2100變頻器(內(nèi)置 PI D 調(diào)節(jié)器 組成的變頻恒壓供水系統(tǒng),為達(dá)到系統(tǒng)最佳的 動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能,如何選擇 PI D 調(diào)節(jié)器的參數(shù)。

1變頻恒壓供水系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由壓力傳感器、變頻器、供水泵組、供水

管路等組成,系統(tǒng)主要設(shè)備采用愛默生 TD 2100供水 專 用 變 頻 器 , 內(nèi) 置 PI 調(diào) 節(jié) 器 和 電 機(jī) 專 用 控 制 芯 片 D SP+CPLD +M CU ,無需配置 PLC 或供水控制器,即可實(shí) 現(xiàn)多種常用供水控制專用功能?？刂平Y(jié)構(gòu)如圖 1所示。

愛默生 TD 2100變頻器功能強(qiáng)大 [1],比較適用于簡(jiǎn)單 的恒壓、恒流供水系統(tǒng)的水泵變頻調(diào)速控制。該變頻器 可靈活編程設(shè)定給定信號(hào)與反饋信號(hào)的類型及比率, PI D 等閉環(huán)控制參數(shù),漸變頻率啟泵與停泵的漸變延時(shí)

時(shí)間,最大、最小工作頻率及其他運(yùn)行參數(shù),具有很強(qiáng) 的設(shè)備超限運(yùn)行及安全保證功能等等。

變頻器的基本運(yùn)行工作參數(shù)如下:F 05=50;最大輸出頻率:50H z;F 06=50;基本運(yùn)行頻率 50H z;F 07=380;最大輸出電壓:380V;F 10=10;加速時(shí)間 10s;F 11=10;減速時(shí)間 10s;F 12=50;上限頻率 50H z;F 13=25;下限頻率 25H z;F 24=1;運(yùn)行方式:普通供水 PI閉環(huán);F 25=1;供水模式:1表示先起先停的 2臺(tái)變頻循 環(huán)泵控制方式;

F 34=30;泵投切判斷時(shí)間 30s;F 37=0.060;上限壓力限定值 60K Pa;F 38=0.000;下限壓力限定值 0K Pa;F 39=0.070;超壓力保護(hù)值 70K Pa;F 41=5;超欠壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 5s;系統(tǒng)中采用了 K Y B 壓力變送器:量程為 0~100K pa, 24V D C 電源,精度 0.5級(jí),輸出為 20m A。

2系統(tǒng)主電路接線圖

系統(tǒng)主電路接線圖如圖 2所示。生活水系統(tǒng)的控制

對(duì)象為兩臺(tái)常規(guī)水泵即為變頻水泵,兩臺(tái)水泵可以作為 一主一備使用,也可同時(shí)使用;當(dāng)供水系統(tǒng)在較小的壓 力范圍內(nèi)工作時(shí),一臺(tái)變頻水泵能夠滿足系統(tǒng)的供水流

圖 1 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) Pc 機(jī) 狀態(tài)指示燈

TD 2100供水 專用變頻器 壓力變送器 繼 電 器 組

變頻泵 1變頻泵 2消防泵 休眠小泵 第 9卷 第 4期 2011年 10月 7

順 德 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 第 9卷

圖 2主電路接線圖

量和壓力需求時(shí),另一臺(tái)水泵就可以作為備用泵使用, 當(dāng)一臺(tái)泵的壓力和流量滿足不了供水系統(tǒng)需求時(shí),可以 同時(shí)啟動(dòng)另一臺(tái)水泵工作。兩臺(tái)水泵工作在變頻循環(huán)方 式:即系統(tǒng)在第一次啟動(dòng)時(shí),常規(guī)泵 1變頻運(yùn)行一直到(50H z ,當(dāng)壓力數(shù)值仍達(dá)不到系統(tǒng)設(shè)定壓力時(shí),常規(guī) 泵 1工頻運(yùn)行,常規(guī)泵 2變頻啟動(dòng)運(yùn)行,直到滿足系統(tǒng) 壓力設(shè)定值。系統(tǒng)停機(jī)后,下次啟動(dòng)將從常規(guī)泵 2啟動(dòng) 變頻運(yùn)行,然后切換到工頻,再啟動(dòng)常規(guī)泵 1變頻運(yùn) 行。如此循環(huán),即為先起先停方式的變頻循環(huán)模式。

3系統(tǒng)工作原理 [2] 安裝于供水母管或主管道上的壓力傳感器變送器將 供水管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成 4￣20m A(0￣20m A , 0￣l 0V 等 的標(biāo) 準(zhǔn)電信號(hào),送到 PI D 調(diào)節(jié)器(或過程控制器、PLC, D CS 等 ,經(jīng)過運(yùn)算處理后仍以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的形式送到變頻器 并作為變頻器調(diào)速給定信號(hào),也可將壓力傳感器變送器 的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)直接送到具有內(nèi)置 PI D 調(diào)節(jié)功能的變頻器;變頻器根據(jù)調(diào)整的給定信號(hào)或通過對(duì)壓力傳感變送器的 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后,決定其輸出頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供水的水量及供水壓 力調(diào)節(jié),最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)(即實(shí)現(xiàn)了 恒壓供水。為了使該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中有更好的穩(wěn)態(tài)和 動(dòng)態(tài)性能,必須合理選擇變頻器 PI閉環(huán)控制功能參數(shù)。

4變頻器內(nèi)置調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇 [3] 目前工業(yè)控制中,應(yīng)用最廣泛、使用最多的反饋方 式之一是 PI D 控制方式。PI D 控制適用于壓力、流量、溫度等過程量的控制。PI D 控制器算法的形式為:

根據(jù)設(shè)定值 R(t 與反饋值(傳感器測(cè)量值 C(t 計(jì) 算所得的偏差值: e(t =R(t-C(t PI D 控制器將計(jì)算所得到的偏差的比例(P、積分(I 和微分(D 通過線性組合形成控制量,近而對(duì)被控對(duì)象

進(jìn)行控制。其控制規(guī)律用公式可表示為: u(t =K p [e(t +1 T i τ 乙 e(t +T d d e(t d(t ] u(t =1[e(t +1 i τ 乙 e(t +T d d e(t ]上述公式中參數(shù) u 為輸出, T i 為積分時(shí)間, K p 為比 例系數(shù), T d 為微分時(shí)間, e 為偏差信號(hào)值, δ比例帶,即 慣用增益的倒數(shù)。

在 PI D 控制模式中,變頻器根據(jù)比較給定值(設(shè)定 值 和實(shí)際值(反饋值 ,自動(dòng)調(diào)整輸出頻率。兩種信 號(hào)的差值稱作偏差值。典型的 PI D 控制應(yīng)用于例如根據(jù) 實(shí)際的壓力、流量或溫度調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？筛鶕?jù)不同 的情況將各種傳感器信號(hào)

連接到變頻器的模擬信號(hào)輸入 端,在水泵供水系統(tǒng)中,一般在外部使用壓力傳感器將 壓力信號(hào)連接到變頻器上,變頻器根據(jù)模擬信號(hào)的大 小,通過其內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的數(shù)字信 號(hào),近而控制水泵的運(yùn)行與停止。在本系統(tǒng)使用的變頻 器,已經(jīng)具有了 PI D 調(diào)節(jié)器。該變頻器每日可設(shè)定多段 壓力運(yùn)行,以適應(yīng)供水壓力的需要。也可設(shè)定指定日供 水壓力控制。面板可以直接顯示壓力反饋值(M Pa。這 樣通過變頻器的控制面板,在變頻器的 PI D 選項(xiàng)中選擇 合適的 PI D 參數(shù),并通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試校正,就可以滿足管 網(wǎng)變頻調(diào)速恒壓供水的要求。

由于樓層中人群數(shù)量和用水時(shí)段的不同,樓層用水 量一般是不穩(wěn)定的,供水壓力處于實(shí)時(shí)的變換過程中, 所以在用水壓力的變換過程中,恒壓供水系統(tǒng)的閉環(huán)控 制器一定要能及時(shí)的跟蹤壓力變化過程,這就需要閉環(huán) 控制系統(tǒng)不但要有較好的穩(wěn)定性,還要有較好的動(dòng)態(tài)性?；谝陨弦?此系統(tǒng)采用比例積分(PI 調(diào)節(jié),既能消除 穩(wěn)態(tài)誤差,又能產(chǎn)生較積分調(diào)節(jié)快得多的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。對(duì) 于一些調(diào)節(jié)通道容量滯后較小、負(fù)荷變化不很大的調(diào)節(jié) 系統(tǒng),例如流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以得到較好 的效果。微分調(diào)節(jié)

(D 用于超前校正,用于大慣性調(diào)節(jié), 而水壓變化較快,不能用微分調(diào)節(jié)。變頻恒壓供水系統(tǒng) 控制框圖如圖 3所示,PI D 主要參數(shù)設(shè)置如表 1。

管網(wǎng)壓力的設(shè)置主要由 PI閉環(huán)控制功能參數(shù)決定, 其設(shè)置如下:先設(shè) F 87=1(顯示功能碼 F 88~F 105 ,再 設(shè)定控制壓力為 20K Pa(F 97=0.020;多次調(diào)整比例增 益和積分時(shí)間,并重新運(yùn)行系統(tǒng),比較每次系統(tǒng)壓力基

三 相 380V A B C D X 0 D X 1K M 1 K M 2

D X 2FR 1 FR 2 K M 4 K M 3 M 1 M 2 T S R W U V 變頻器 圖 3 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制框圖 給定壓力 P 壓差 PI 頻率 f 轉(zhuǎn)速 n 實(shí)際壓力 V V V F M 管網(wǎng) 壓力傳感器 P 第 4期 圖 4 管網(wǎng)壓力的實(shí)時(shí)曲線

張 琳 :變頻恒壓供水系統(tǒng)與 PID 調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇

本穩(wěn)定后,測(cè)量數(shù)值與設(shè)定數(shù)值之間的偏差百分比,當(dāng) 比 例 增 益 為 P =500.0%(F 98=500.0 , 積 分 時(shí) 間 T i =1s(F 99=1 時(shí)控制系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性。利用 上位機(jī)軟件可觀察實(shí)際測(cè)量數(shù)值與設(shè)定數(shù)值之間的關(guān) 系,并可得到管網(wǎng)壓力的實(shí)時(shí)曲線,如圖 4所示。

從圖 4管網(wǎng)壓力的實(shí)時(shí)曲線中可觀察到橫坐標(biāo)為時(shí) 間軸,縱坐標(biāo)為管網(wǎng)壓力值,綠色曲線為管網(wǎng)壓力變化 的實(shí)時(shí)曲線,橫向的水平紅色直線為管網(wǎng)的設(shè)定壓力值 20K Pa。從圖中可知,系統(tǒng)從開始運(yùn)行經(jīng)過大約 2m i n 達(dá)到管網(wǎng)設(shè)定壓力值,即系統(tǒng)的上升時(shí)間為 2m i n,說 明系統(tǒng)具有較好的快速性,能比較迅速的達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。系統(tǒng)的峰值(最大值 為 23K Pa,系統(tǒng)的最大超調(diào)量為 15%,說明系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。由此可知當(dāng)變頻恒 壓供水系統(tǒng)中的 PI D 調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置合理時(shí) F 98=500.0, F 99=1供水系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性。

該系統(tǒng)中 PI D 參數(shù)的在線調(diào)試非常容易。這不僅降 低了生產(chǎn)成本,而且大大提高了生產(chǎn)效率 [4]。由于變頻 器內(nèi)部自帶的 PI D 調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法,所以使水壓 的調(diào)節(jié)十分平滑、穩(wěn)定。為了保證水壓反饋信號(hào)值的準(zhǔn) 確、不失值,可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù),同時(shí)還可 對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行換算。

該供水系統(tǒng)滿足了變頻恒壓供水系統(tǒng)中的基本要 求,利用改變系統(tǒng)中 PI D 調(diào)節(jié)器的參數(shù),使系統(tǒng)能夠快 速達(dá)到穩(wěn)態(tài)值,并能在設(shè)定的壓力值下穩(wěn)定工作,使系 統(tǒng)具

有較好的動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能,在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)需求壓力降 低時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低,泵出口流量減少,電動(dòng)機(jī)的消 耗功率大幅度下降從而達(dá)到節(jié)能的目的,是一種真正節(jié) 能的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn): [1]呂汀, 石紅梅.變頻技術(shù)原理與應(yīng)用[M ].北京:機(jī)械工業(yè)出版 社, 2007:23-28.[2]王再英, 韓養(yǎng)社, 高虎賢.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M ].北 京:電子工業(yè)出版社,2009:123-130.[3]伊學(xué)農(nóng).城市給水自動(dòng)化控制技術(shù)[M ].北京:化學(xué)工業(yè)出版 社, 2008:54-59.[4]呂景泉.樓宇智能化技術(shù)[M ].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2008:12-14.功能碼

***00101102103104 名稱

最小給定量 最小給定量對(duì)應(yīng)的反饋量 最大給定量

最大給定量對(duì)應(yīng)的反饋量 壓力指令 比例增益 P 積分時(shí)間 T i 微分時(shí)間 T d 采樣周期 T 偏差容限

模擬給定濾波時(shí)間常數(shù) 模擬反饋濾波時(shí)間常數(shù) 設(shè)定范圍 0.0%￣100.0% 0.0%￣100.0%F91的值 ￣100.0% 0.0%￣100.0%0.000￣M i n{F37, 9.999M Pa}0.0%￣999.9%

0.0(無積分效果 ￣100.0s 0.0(無微分效果 ￣100.0s 0.1￣100.0s 0.0%￣20.0%(相對(duì)于閉環(huán)給定值 0.1￣5.0s 0.1￣5.0s 設(shè)定值

0.020%100.0%100.0% 0.400M Pa 500.0%1.0s 0.0s 0.1s 0.0% 0.5s 0.5s 表 1 PID 主要參數(shù)設(shè)置 4032 241680 19:57:57 09:59:3310:01:0910:02:4510:04:2110:05:57 20.00 2011:06:1609:059:57 管 網(wǎng) 壓 力 /K P a t /m i n Frequency-Control Constant-Pressure Water Supply System and the Choice of PID Regulator Parameters ZH A N G Li n

(TianjinBinhai Professional College, Tianjin 300451,China Abstract :Thi s paperi s an i nt r oduct i on t o a f r equency-cont r olconst ant-pr essur e wat ersuppl y syst em ,whi ch i s based on t he TD 2100f r equency conver t erwi t h PI D r egul at orpar am et er s.The syst em ,whi ch i s m ade up ofa f r equency conver t erand pr essur e sensor s, et c.,has been m ai nl y used t o suppl y wat erf ort al lbui l di ngs,and i s f ound t o be ener gy-savi ng,st abl e and dependabl e.Key words:f r equency conver t er;PI D;const antpr essur e wat ersuppl y 9

第三篇：C網(wǎng)無線設(shè)備網(wǎng)優(yōu)修改接入信道參數(shù)中的“接入信道數(shù)”超過處理板能力導(dǎo)致載扇鎖定不可用以及小區(qū)退服

數(shù)據(jù)配置問題導(dǎo)致小區(qū)服務(wù)能力下降

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C網(wǎng)無線設(shè)備網(wǎng)優(yōu)修改接入信道參數(shù)中的“接入信道數(shù)”超過處理板能力導(dǎo)致載

扇鎖定不可用以及小區(qū)退服

現(xiàn)象描述

新建了一批大配置的應(yīng)急保障站點(diǎn)，1X載波配置有12個(gè)，DO載波配置有30個(gè)。在某個(gè)時(shí)間段同時(shí)出現(xiàn)批量“基站資源配置失敗，原因=收到BTS的失敗應(yīng)答”以及“小區(qū)退服”告警?！安樵兩葏^(qū)載頻狀態(tài)”時(shí)，部分1X載頻出現(xiàn)管理狀態(tài)為“鎖定”，操作狀態(tài)為“禁止”等不正?，F(xiàn)像。

下圖是告警以及載波狀態(tài)

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BTS版本:V400R009C00SPC200 BSC版本:V300R009C00SPC200 告警信息

基站資源配置失敗、小區(qū)退服。原因分析

1、RRU斷鏈；

2、數(shù)據(jù)配置問題；

3、GPS故障。

處理過程1、2、查看相關(guān)的基站告警，沒有RRU不可用的告警出現(xiàn)，排除此問題； 用chkcbtsifcfg 校驗(yàn)基本數(shù)據(jù)配置，結(jié)果是一致的，查詢小區(qū)數(shù)據(jù)也沒有發(fā)現(xiàn)問題；

3、4、查時(shí)鐘問題，收星數(shù)是正常的，時(shí)鐘也是鎖定狀態(tài)。

在一籌莫展的時(shí)候，再次看了一下告警管理系統(tǒng)里的告警，發(fā)現(xiàn)幾個(gè)站的小區(qū)退服基本上是在同一時(shí)間出來的，而且時(shí)間點(diǎn)和站點(diǎn)開通的時(shí)間點(diǎn)不一樣，然后查看“小時(shí)退服”那個(gè)時(shí)間點(diǎn)的的操作日志，發(fā)現(xiàn)是網(wǎng)優(yōu)對(duì)這批站點(diǎn)執(zhí)行了“修改接入信道參數(shù)”的操作。對(duì)修改接入信道參數(shù)“MOD ACH”命令進(jìn)行參數(shù)分解，有一個(gè)參數(shù)“接入信道數(shù)”等于3，聯(lián)想到一塊1X處理板“CMPT”里一個(gè)CSM6700芯片的接入信道總數(shù)不能大于15，而網(wǎng)優(yōu)設(shè)置的總數(shù)是12*3=36，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單板的處理能力。這樣就能解釋告警“基站資源配置失敗，原因=收到BTS的失敗應(yīng)答”了。重新修改“接入信道數(shù)”等于1后，小區(qū)退服以及基站資源配置失敗的告警恢復(fù)，載波狀態(tài)也變成管理狀態(tài)為“解鎖”，操作狀態(tài)為“使能”了。至此，故障處理完成。下圖是操作日志

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思考與總結(jié)

1、有時(shí)候看起來是隱形故障的，很有可以是個(gè)別參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致的；

2、處理故障時(shí)可以結(jié)合起告警內(nèi)容以及操作記錄來一起排查定位，這樣定位起來會(huì)更快更準(zhǔn)確。

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