恒壓供水在工業(yè)和民用供水系統(tǒng)中已普遍使用，由于系統(tǒng)的負(fù)荷變化的不確定性，采用傳統(tǒng)的PID算法實現(xiàn)壓力控制的動態(tài)特性指標(biāo)很難收到理想的效果。在恒壓供水自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計初期曾采用多種進口的調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)的動態(tài)特性指標(biāo)總是不穩(wěn)定，通過實際應(yīng)用中的對比發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用模糊控制理論形成的控制方案在恒壓系統(tǒng)中有較好的效果。在實施過程中選用了AI-808人工智能調(diào)節(jié)器作為主控制器，結(jié)合FX1N PLC邏輯控制功能很好地實現(xiàn)了水廠的全自動化恒壓供水。對于單獨采用PLC實現(xiàn)壓力和邏輯控制方案，由于PLC的運算能力不足編寫一個完善的模糊控制算法比較困難，而且參數(shù)的調(diào)整也比較麻煩，所以所提出的方案具有較高的性價比。

    系統(tǒng)主要由AI-808人工智能調(diào)節(jié)器、變頻器、控制接觸器組、水泵、閥門、壓力變送器等組成。由于水泵功率較大，為節(jié)約成本，只用1臺變頻器，3臺水泵的其中2臺可以采用變頻調(diào)速，這樣在某1臺故障或維護時可以切換到另1臺進行變頻控制。圖1為供水系統(tǒng)的原理框圖。

壓力傳感器檢測出水總管壓力，經(jīng)變送器送至AI-808儀表，與設(shè)定值比較得到壓力誤差和誤差變化率，經(jīng)AI-808特有的模糊、PID相結(jié)合的控制算法運算后，將輸出控制信號（4~20mA）送到變頻器控制端。通過調(diào)節(jié)頻率從而使出水管壓達(dá)到要求指標(biāo)。當(dāng)用戶和水量增加時，在一臺水泵變頻達(dá)到50Hz仍不能滿足供水壓力要求，PLC將檢測到AI-808調(diào)節(jié)器的壓力低信號，按其邏輯及工藝要求，加入另1臺水泵工頻運行；同樣，在用戶用水量下降，PLC通過收到AI-808調(diào)節(jié)器的水壓高信號后，將其中1臺工頻水泵退出運行。
系統(tǒng)運行時，變頻器是固定控制某一臺水泵，不實施多臺水泵切換的方法。這樣可以避免頻繁切換對系統(tǒng)及變頻器造成的沖擊，并具有較高的可靠性。同時也考慮到靈活性及檢修等方面，系統(tǒng)可采用手動方式選擇2臺水泵中的1臺變頻運行，也可以減少某1臺水泵長期低頻運行所造成的損耗。

    工業(yè)過程中常用的PID控制器適用于線性定常系統(tǒng)，而供水系統(tǒng)的對象時常含有非線性、時變環(huán)節(jié)，而且有些參數(shù)未知式緩慢變化，因此單獨采用PID控制較難達(dá)到理想的控制效果，AI人工智能調(diào)節(jié)器采用模糊控制和改進PID相結(jié)合的雙�？刂扑惴�，入圖2所示

　　　　　　　　
當(dāng)控制開始時，誤差e=Y-s較大，即偏差| e |≥EM時（EM為雙�？刂扑惴╡的邊界值），系統(tǒng)采用模糊控制算法，具有較好的動態(tài)性能。在誤差逐漸減小，即偏差| e |將誤差e和誤差變化率c整量化及模糊化后，采用帶修正因子的模糊控制規(guī)則：
P=[αe+(1+α)c]
式中：P為控制量U的整量化值；α為修正因子，介于0，1之間的數(shù)。
改變α的值可以改變雙模算法的模糊控制規(guī)則，從而改變系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。AI調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)過程中具有自學(xué)習(xí)、自調(diào)整功能。
改進型PID算法采用抗積分飽和及不完全微分方式。其傳函形式為：

　　　　　　　　　　　　　
式中：KD為微分增益，在階躍作用下，PD輸出初始值和*終值之比；為限制微分突變作用太強，KD取值不宜過大，一般取5～10。
在調(diào)試過程中，在定值變化時控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中如圖3。在通過調(diào)節(jié)閥門反映負(fù)荷變化時其調(diào)節(jié)過程如圖4所示。

設(shè)備選型及功能