模糊控制系统在禹门口黄河水利工程中的应用

摘要：介绍了模糊控制在禹门口黄河水利工程中的应用。它包括变频器和PLC，以及系统的组成、工作原理、模糊控制策略的设计思想，较好地解决了传统PID控制稳定性差、参数调整困难的问题，提高了供水质量，给工农业生产带来了可观的经济效益。
随着变频器技术和PLC的发展，供水系统紧张的这种局面得到了很好的解决。山西河津黄河禹门口水利枢纽工程采用的PLC与变频器结合为核心的供水控制系统，采用P ID算法编程难度大，成本高，难以确定数学模型且控制精度要求不太高的系统。而将PLC与交流变频调速技术相结合后，采用实用有效的模糊控制算法，可靠性高,控制性能好，使得黄河水利枢纽模糊控制系统具有很好的实用价值，使得黄河水利枢纽的供水量有了较大的提高，给工农业生产带来了可观的经济效益。
黄河禹门口电气传动采用变频调速控制方式来调节流量，流量与转速成正比，而电动机的消耗功率与转速的立方成正比。因此，当电动机转速降低使泵出口流量减少时，消耗功率会大幅度下降，从而达到节能节电的目的。经济效益显著，达到优良控制的目的。控制系统中采用监控软件Wincc监控现场工作情况，系统水泵通常采用两用两备，运行泵中一台泵采用工频和一台泵采用变频，备用泵中有一台泵采用工频和一台采用变频。采用西门子的PLC控制四台拖动水泵的电机启动和停止，及在工频电网与变频器输出之间进行切换运行，并且通过程序控制自动实现，这样可使泵组利用率高，经济效益好。
禹门口电气控制系统硬件设计黄河禹门口水利枢纽工程主要采用4台水泵机组，S7-300编程控制器，其中2台选用西门子公司的MicroMaster440系列泵类专用变频器,检测元件如压力变送器和液位超声波传感器一起组成一个完整的闭环控制系统。此外还包括空气开关、断路器、接触器和中间继电器等系统保护电器，实现对变频器、电机和PLC的有效保护，以及对电机的切换控制PLC和变频器作为系统控制的核心，通过压力变送器采集出口水压信号，与压力设定值进行比较，经模糊推理运算，得出控制值改变变频器的输出频率，对水泵进行调速运行，并自动控制给水泵的投入台数，实现闭环自动调节恒压供水。