[发明专利]无负压供水机组的模糊控制系统及其模糊控制方法

权利要求书

1.无负压供水机组的模糊控制系统，其特征在于，包括压力传感器、比较器、模糊控制器、变频器和水泵；

所述压力传感器用于测得实际水压PV；

所述比较器的第一输入端输入给定水压SP，第二输入端输入实际水压PV，输出端输出水压偏差E＝SP-PV；

所述模糊控制器的第一输入端连接所述水压偏差E，所述模糊控制器输出的控制信号U连接所述变频器；所述控制信号U根据所述水压偏差E的大小调节所述变频器的频率；

所述比较器输出的水压偏差E还送入一微分器的输入端，所述微分器输出水压偏差变化率EC＝dE/dt；

所述模糊控制器还有第二输入端，所述第二输入端输入所述水压偏差变化率EC，所述模糊控制器输出的控制信号U连接所述变频器；所述控制信号U根据所述水压偏差E和所述水压偏差变化率EC的大小调节所述变频器的频率；

在所述比较器和模糊控制器之间包括模态选择器，所述模糊控制器并联有PID控制器；

所述模态选择器适于根据水压偏差率e＝(|SP-PV|/SP)的大小选择所述模糊控制器或所述PID控制器，当所述水压偏差率e≤a时，所述模态选择器连接所述PID控制器，所述变频器由所述PID控制器进行调节；

当所述水压偏差率e＞a时，所述模态选择器连接所述模糊控制器，所述变频器由所述模糊控制器进行调节；根据所述水压偏差E和所述水压偏差变化率EC的大小，将所述水压偏差E分为N个模糊子集Fi，i＝1……N，将所述水压偏差变化率EC分为N个模糊子集Fm，m＝1……N，从任一对组合(Fi，Fm)推理得到控制信号U的模糊子集Fp，p＝1……N，从而形成模糊推理规则((Fi，Fm)--Fp)；

将各所述模糊子集Fi、Fm和Fp的论域进行量化，各所述模糊子集Fi分别对应一个精确数值Rq，q＝1……K，各所述模糊子集Fm分别对应一个精确数值Rs，s＝1……K，各所述模糊子集Fp分别对应一个精确数值Rt，t＝1……L，根据所述模糊推理规则((Fi，Fm)--Fp)生成精确化的模糊控制规则((Rq，Rs)-Rt)，所述模糊控制器根据所述模糊控制规则((Rq，Rs)-Rt)调节所述变频器的频率，进而调节所述水泵的电机转速，从而在用水量不断变化时，使所述无负压供水机组的出口水压保持恒定；

根据所述水压偏差E和所述水压偏差变化率EC的大小，将所述水压偏差E分为N个模糊子集Fi，i＝1……N；

将所述水压偏差变化率EC分为N个模糊子集Fm，m＝1……N，从任一对组合(Fi，Fm)推理得到控制信号U的模糊子集Fp，p＝1……N，形成模糊推理规则((Fi，Fm)--Fp)；

将各所述模糊子集Fi、Fm和Fp的论域进行量化，各所述模糊子集Fi分别对应一个精确数值Rq，q＝1……K，各所述模糊子集Fm分别对应一个精确数值Rs，s＝1……K，各所述模糊子集Fp分别对应一个精确数值Rt，t＝1……L；

根据所述模糊推理规则((Fi，Fm)--Fp)生成精确化的模糊控制规则((Rq，Rs)-Rt)；

所述模糊控制器根据所述模糊控制规则((Rq，Rs)-Rt)调节所述变频器的频率，进而调节所述水泵的电机转速，从而在用水量不断变化时，使所述无负压供水机组的出口水压保持恒定。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模糊子集Fi、Fm和Fp的数量N＝7，所述模糊子集Fi、Fm和Fp均分别为负大、负中、负小、零、正小、正中和正大。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模糊推理规则((Fi，Fm)--Fp)为：

若Fi为负大，且Fm为负大，则Fp为正大；

若Fi为负中，且Fm为负中，则Fp为正大；

若Fi为负小，且Fm为负小，则Fp为正小；

若Fi为零，且Fm为零，则Fp为零；

若Fi为正小，且Fm为正小，则Fp为负小；

若Fi为正中，且Fm为正中，则Fp为负大；

若Fi为正大，且Fm为正大，则Fp为负大。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述精确数值Rq和Rs的数量K＝11，所述精确数值Rq和Rs均分别为-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4和5；

所述精确数值Rt数量L＝13，所述精确数值Rt分别为-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5和6。