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基于神经模糊PID控制的双闭环恒压供水系统研究
摘要：
随着城市化进程的加快，水资源的保障和合理利用越来越受到重视。本文针对恒压供水系统中水泵变频器控制的问题，采用神经模糊PID控制策略，结合双闭环控制模式，对恒压供水系统进行研究。通过仿真实验验证，得出神经模糊PID控制策略可有效提高系统的响应速度和稳定性，实现恒压供水系统的优化控制。
1.引言
随着城市化进程的加快，城市人口普遍的日益增多，城市基础设施设备越来越复杂和巨大，其中以水压力调节为例，恒定压力水供应系统已经成为多数城市供水系统的重要组成部分。然而，随着设备的规模化和复杂化，水泵变频器控制成为恒压供水系统中的一个难点问题，如何提高恒压供水系统的响应速度和控制稳定性，已经成为当前研究的热点问题。因此，本文中提出了一种基于神经模糊PID控制的双闭环恒压供水系统研究。
2.恒压供水系统控制策略分析
恒压供水系统是一种基于反馈控制的水泵直接驱动供水系统，多采用PID控制策略实现，PID控制器的优点是精度高，响应快，控制稳定性好，但是在恒压供水系统中，PID控制器有相应的缺点，容易产生过冲和震荡，尤其当采用水泵变频器时更加严重。
因此，本文提出采用神经模糊PID控制策略，结合双闭环控制模式，对恒压供水系统进行优化控制。其中，神经模糊PID控制策略中的神经网络结构和参数的选择，对控制效果有重要影响。双闭环控制模式中，外层闭环负责系统响应速度，内层闭环负责系统稳态误差，两者相结合，可以有效提高系统的响应速度和稳定性。
3.神经模糊PID控制策略
神经模糊PID控制策略是将神经网络与模糊控制和PID控制相结合的一种控制策略。其中，神经网络是用于对系统进行建模和预测，模糊控制用于对输入信号进行模糊化处理，PID控制则用于计算控制器的输出。
具体来说，神经模糊PID控制策略包括以下几个步骤：
（1）用神经网络对系统进行建模和预测；
（2）采用模糊控制对输入信号进行模糊化处理；
（3）计算PID控制器的输出；
（4）根据PID控制器的输出，调节水泵变频器，实现恒压供水系统的优化控制。
4.双闭环控制模式
双闭环控制模式是将系统分为两个闭环，外层闭环用于控制系统的响应速度，内层闭环用于控制系统的稳态误差。在恒压供水系统中，外层闭环控制水泵变频器的输出，内层闭环控制水压的稳态误差，两者相结合，可以实现恒压供水系统的优化控制。
5.仿真实验
为验证本文提出的基于神经模糊PID控制的双闭环恒压供水系统研究的可行性和有效性，本文采用Matlab软件对恒压供水系统进行仿真实验。
首先，建立恒压供水系统的模型，采用系统的平衡方程式建模，其中包括水泵变频器、水池、水管、阀门以及水流等部分，并采用神经网络对系统进行建模和预测。其次，采用模糊控制对输入信号进行模糊化处理，然后分别计算PID控制器的输出，并进行参数调整。最后，通过比较仿真结果，验证神经模糊PID控制策略的有效性和优越性。
仿真结果表明，采用神经模糊PID控制策略可以以较快的响应速度和较小的稳态误差实现恒压供水系统的控制。实验结果进一步验证了本文提出的基于神经模糊PID控制的双闭环恒压供水系统研究的可行性和有效性。
6.结论
本文针对恒压供水系统中水泵变频器控制的问题，提出了基于神经模糊PID控制的双闭环恒压供水系统研究。结合仿真实验，得出神经模糊PID控制策略可有效提高系统的响应速度和稳定性，实现恒压供水系统的优化控制。因此，采用神经模糊PID控制策略的双闭环恒压供水系统具有更高的控制精度和稳定性，对于恒压供水系统的应用具有一定的参考价值。