基于ARM的小區(qū)供水系統(tǒng)節(jié)能控制
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模糊控制具有對(duì)被控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型依賴性弱、不需要建立精確數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)，而PID控制算法具有簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，因此，把模糊控制與PID控制在不同的區(qū)域?qū)嵭蟹旨?jí)控制，就能發(fā)揮模糊控制和PID控制各自的優(yōu)點(diǎn)。在誤差較大時(shí)，采用模糊控制使系統(tǒng)快速趨向設(shè)定值，并且能實(shí)現(xiàn)超調(diào)較小的良好動(dòng)態(tài)特性；誤差較小時(shí)即趨于穩(wěn)定時(shí)，采用PID控制算法發(fā)揮PID控制精確、靜態(tài)誤差小等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步改善靜態(tài)特性。由于供水系統(tǒng)具有時(shí)滯性和非線性，同時(shí)建立它的精確數(shù)學(xué)模型在目前來(lái)看還是不可能的，因此本系統(tǒng)采用了模糊PID對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2.2.3 串口通信模塊
本系統(tǒng)直接使用了ARM7-LPC2129的片內(nèi)兩個(gè)UART接口。其中UART0與變頻器通信，UART1與上位機(jī)（PC）通信。
2.2.4 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊
本系統(tǒng)采用了ARM7-LPC2129的通用輸入/輸出口做為開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出接口，用于接收火災(zāi)信號(hào)、緩沖水池的液位信號(hào)，完成泵組啟停邏輯控制等相關(guān)輔助功能。
2.2.5 CAN接口模塊
現(xiàn)場(chǎng)總線是工業(yè)控制中的控制局域網(wǎng)，代表了未來(lái)工業(yè)控制的發(fā)展方向。由于它的飛速發(fā)展，各項(xiàng)工控技術(shù)均向現(xiàn)場(chǎng)總線靠攏，因此本系統(tǒng)還開(kāi)發(fā)了CAN接口（ARM7-LPC2129帶有一個(gè)CAN接口）驅(qū)動(dòng)程序，為系統(tǒng)能接入現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支持。
2.3 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)應(yīng)用程序采用結(jié)構(gòu)化模塊設(shè)計(jì)，由主程序和中斷服務(wù)程序等組成。中斷服務(wù)程序定時(shí)檢測(cè)用戶端管道壓力和流量，并完成A/D轉(zhuǎn)換，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波送專家系統(tǒng)分析確定系統(tǒng)的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)確定后經(jīng)模糊PID模塊迅速把系統(tǒng)穩(wěn)定在該工作點(diǎn)處，通過(guò)上下位機(jī)的通信程序?qū)崿F(xiàn)上位PC對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控，同時(shí)在軟件的設(shè)計(jì)中加入了軟件看門狗，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。主程序框圖如圖3。
3 結(jié)束語(yǔ)
由于本系統(tǒng)嵌入了含有泵理論和水動(dòng)力學(xué)的專家系統(tǒng)及模糊PID控制，所以能較好地實(shí)時(shí)跟蹤用戶需求，更好地發(fā)揮了變頻調(diào)速的節(jié)能潛力并取得了良好的節(jié)能效果；同時(shí)系統(tǒng)還具有很好的快速性、穩(wěn)定性和很好的抗干擾能力。由于具有良好的供水品質(zhì)和節(jié)能效果，使得本系統(tǒng)不僅能應(yīng)用在小區(qū)供水中還可以應(yīng)用在樓宇供水及工廠企業(yè)的供水節(jié)能改造中。
評(píng)論