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1、 供水加压泵站【摘要】文章综述了运动限制的主要方法，并针对供水系统的特性、限制中存在的问题，进行了供水泵站最佳限制策略的选取。 【关键词】供水系统；供水泵站；PID限制；人工神经网络；模糊限制；专家限制；限制策略 一、前言随着自动化程度的不断提高，运动限制系统可以采纳以前很难实现的困难算法，限制性能也有了很大的提高。运动限制系统中限制器的智能化，为解决那些用传统方法难以解决的困难系统的限制供应了有效的理论和方法。运动限制方法较为成熟的有：PID限制算法、人工神经网络限制、模糊限制、专家限制、仿人智能限制等。 二、运动限制的主要方法1PID限制。PID限制是最早发展起来的、应用领域至今仍旧广泛的
2、限制方法之一，它是基于对象数学模型的方法，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性限制系统。但对于非线形、时变不确定性系统，难以用常规的PID限制器达到志向的限制效果。而且，在实际生产中，由于受参数整定方法繁杂的困扰，常规的PID参数往往整定不良、性能欠佳。 2人工神经网络限制。人工神经网络起源于20世纪40年头，它从某些方面反映了人脑的基本特征，但并不是人脑的真实描写，而只是它的抽象、简化和模拟，网络的信息处理由神经元间的相互作用来实现。神经网络限制的关键是选择一个合适的神经网络模型，并对其进行训练与学习，直至达到要求为止，即找寻最优的神经网络结构与权值。然而，神经网络的学习，须要肯定的试验样本
3、，这些试验样本也必需从已知阅历和事先的试验中获得。同时，神经网络的训练与学习过程，有时较为困难，须要运行成千上万次才能获得最佳结构。有时获得的是一个局部最优解，而不是全局最优解，因方法的局限性，同样也难于对所探讨的对象实现有效的限制。 3模糊限制。实际工程中，一个特别娴熟的操作人员，能凭借自己丰富的实践阅历，通过对现场的各种现象的推断取得较满足的限制效果。假如将凭阅历所实行的措施转变成相应的限制规则，并且研制一个限制器来代替这些规则，也可实现对困难工业过程的限制。实践证明，以模糊限制理论为基础的模糊限制器(FC)能够完成这个任务。 模糊限制是基于模糊推理和仿照人的思维方法，对难以建立数学模型的
4、对象实施的一种限制。它用模糊数学中的模糊集合来刻画这些模糊语言，并用产生式规则，即“假如条件成立则执行”语句予以实现。模糊限制技术的应用在国内已取得明显效果。 4专家限制。专家限制是智能限制的一个重要部分，它在将专家系统的理论和技术同限制理论的理论和方法有机结合的基础上，在未知环境下仿照专家的智能，实现对系统的有效限制。专家限制的核心是专家系统，它具有处理各种非结构性问题，尤其是处理定性的、启发式的或不确定性的学问信息，经过各种推理过程达到系统的限制目标。5仿人智能限制。仿人智能限制(HSIC)经过20年来的努力，已形成了基本理论体系和较系统的设计方法，并在大量的实际应用中获得胜利。其主要内容
5、是总结人的限制阅历，仿照人的限制思想和行为，以产生式规则描述其在限制方面的启发与直觉推理行为。由于HSIC的基本特点是仿照限制专家的限制行为，因此它的限制算法是多模态限制的，是多种模态限制间的相互交替运用。该算法可以完备地协调限制系统中诸多相互冲突的限制品质的要求。比如，鲁棒性与精确性，快速性与平稳性等。 三、供水泵站特点与其限制要求在城市建设的发展过程中，智能建筑已成为人们追求良好居住条件的一个标准，而供水泵站是智能建筑群域不行缺少的环节，合理选择水泵的限制方式，不仅可以降低工程造价，还能节能。 1供水系统特性。针对特定对象，用户用水最突出的特点是随机性，哪个用户用水、用多少水、什么时候用水
6、等，都具有很大的不确定性。从宏观角度考虑，供水系统特性主要表现在以下几个方面：（1）系统参数的未知性、时变性、随机性和分散性；（2）系统滞后的未知性和时变性；（3）系统严峻的非线性；（4）系统各变量间的关联性；（5）环境干扰的未知性、多样性和随机性。 2限制中存在的问题。上述特性，属于不确定性的困难对象(或过程)的限制问题，传统限制已经无能为力，主要表现在：（1）不确定性问题。供水系统中的许多限制问题具有不确定性，用传统方法难以建模，因而也无法实现有效的限制。 （2）高度非线性。在供水系统中有大量的非线性问题存在，传统限制理论中，非线性理论远不如线性理论成熟，因方法过分困难而难以应用。 （3）
7、半结构化与非结构化问题。传统限制理论无法解决供水系统中的半结构化与非结构化问题。 （4）供水系统困难性问题。困难系统中各子系统间关系错综困难，各要素间高度耦合，相互制约，外部环境又极其困难，传统限制缺乏有效的解决方法。 （5）牢靠性问题。常规的基于数学模型的限制问题倾向于是一个相互依靠的整体，对简洁系统的限制的牢靠性问题并不突出。而对供水系统，假如采纳上述方法，则可能由于条件的变更使整个限制系统崩溃。由此可见，用传统的方法不能对这类系统进行有效的限制，必需探究更有效的限制方法。 3限制要求。无论采纳什么样的限制手段，都要满意用户用水需求(即维持肯定的水压)、爱护环境不受噪声污染，此外还要考虑节
8、能。因此，限制要求可以确定为在满意用户对供水要求的前提下，尽可能削减环境污染和节约能源。 四、限制策略的选取限制策略选取与被控对象特性是紧密相关的，错误或不当的限制策略往往会导致限制效果极差，甚至导致系统失控。 目前，在现代的供水泵站中为了节能都普遍采纳了变频器，为提高限制品质创建了良好条件。 变频器里一般都有PID限制模块，但对不确定性的供水困难系统，用PID算法并不恰当。 人工神经网络，因方法的局限性，同样也难于对所探讨的对象实现有效的限制。 专家限制系统(ECS)，由于特征信息的采集、特征信息的表达以及完备学问库的建立实现难度大，采纳专家限制系统也不肯定是个好的选择。 以模糊限制理论为基
9、础的模糊限制器(FC)能够实现对困难工业过程的限制。其限制品质和效果还是令人满足的，是一种可供选择的策略。 仿人智能限制，专家分别采纳HISC与FC限制策略对不确定性困难对象(或过程)作过仿真探讨，虽然两者都是基于误差和误差改变率等来计算限制量，但因系统困难、不确定性因素多、关联性特强(强耦合)的特点，经现场试验比较，HISC与FC都能实施有效限制，但限制品质与鲁棒性前者更好，因此采纳HSIC完成对不确定性供水系统的限制，是种较理智的选择。 五、结语智能限制已广泛应用于工业、农业、军事等多个领域，已经解决了大量的传统限制无法解决的实际限制应用问题，呈现出强大的生命力和发展前景，随着基础理论探讨和实际应用的扩展，智能限制将会实现限制领域的一个大的飞跃。 【参考文献】l李太福，杨志，盛朝强，等不确定性系统限制的相关问题分析J重庆高校学报（自然科学版)，2002，25(2)2李士勇模糊限制、神纤限制和智能限制论M哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社，2002 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页