一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统，该系统包括：卧螺离心机本体，双闭环控制单元，机体参数采集单元，污泥数据检测单元，故障诊断分析单元，自清洗及修复单元及可视化操作交互单元；卧螺离心机单元，用于提供卧螺离心机对污泥进行固液相分离；双闭环控制单元，用于对卧螺离心机进行实时控制与调节；机体参数采集单元，用于采集卧螺离心机运行过程中机体参数；污泥数据检测单元，用于检测污泥进料与出料过程中数据信息。本发明专利技术通过卧螺离心机对污泥分离的特性、分离物理性质等非线性变化，构建基于模糊自适应控制模型双闭环控制系统，实时调节卧螺离心机电机转速，进而改变差转速，以达到最佳的分离效果。离效果。离效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统


[0001]本专利技术涉及卧螺离心机控制
，具体来说，涉及一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统。

技术介绍

[0002]随着互联网、大数据、物联网等技术的飞跃发展，智能化以及智能产品、智能制造已经广泛的应用于各行各业。其中基于物联网技术的远程智能控制系统为不仅改变了传统的设备管理模式，同时进一步提高了设备的智能化水平，是目前各行业大型设备发展的重要方向。
[0003]目前市场上离心机就是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械设备。工业用离心机按结构和分离要求，可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。卧螺离心机是一种卧式螺旋卸料、连续操作的高效离心分离设备，在环境保护领域得到了广泛的使用和推广。目前，部分卧螺离心机控制器仍采用传统的电气接线控制电路来实现，采用控制台控制；即通过PLC控制系统来实现设备运行的自动连续控制功能，此方法硬件成本较低，但接线较复杂，难以实现离心机的复杂控制，自动化程度低，在智能化控制的市场背景下，该产品仍存在较大的提升空间。
[0004]CN209055843U公开了一种用于卧螺离心机组的DCS/PLC控制切换系统，提供了用于卧螺离心机组的DCS/PLC的控制切换系统，分别对DCS和PLC编写符合工艺要求的组态程序实现相同的控制功能，经由DCS/PLC切换开关选择输出信号的来源，从而控制卧螺离心机组各生产部件的运行，可以使得双系统下，成套机组输出均保持反馈值。
[0005]CN200965629Y公开了一种基于离心机电机电流的闭环控制系统。通过实时采集离心机电机工作电流作为控制信号，通过显示控制器与设定值相比较，根据主电机电流值变化和比较的结果直接控制供浆泵控制器，直接改变供浆泵电机的转速，从而改变供浆泵的供液量，控制离心机的负载使之形成一个闭式循环，达到控制离心机的处理量的目的。使得在供液量和钻井液性能参数发生变化时，确保离心机始终处于最佳工作状态，从而实现恒排渣的功能。
[0006]为顺应市场需求，还需要在现有卧螺离心机基础上进行智能控制系统的研发设计，对污泥环和差转速环实现双闭环控制，从而实现智能调节、远程监控、工况显示、故障诊断等功能，全面提升卧螺离心机的分离效果、运行稳定性及智能化水平，简化操作步骤，降低运行及维护成本。
[0007]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0008]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0009]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0010]一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统，该系统包括：卧螺离心机本体、双闭环控制单元、机体参数采集单元、污泥数据检测单元、故障诊断分析单元、自清洗及修复单元及可视化操作交互单元；
[0011]卧螺离心机单元，用于提供卧螺离心机对污泥进行固液相分离；
[0012]双闭环控制单元，用于对卧螺离心机进行实时控制与调节；
[0013]机体参数采集单元，用于采集卧螺离心机运行过程中机体参数；
[0014]污泥数据检测单元，用于检测污泥进料与出料过程中数据信息；
[0015]故障诊断分析单元，用于对机体参数进行分析实现故障诊断；
[0016]自清洗及修复单元，用于提供卧螺离心机的自动化清洗修复；
[0017]可视化操作交互单元，用于提供人机交互界面及输入控制逻辑。
[0018]进一步的，双闭环控制单元包括污泥环模块、差转速环模块及PLC核心控制模块；
[0019]其中，污泥环模块作为外环采用模糊自适应PID控制算法；
[0020]差转速环模块作为内环采用积分分离PID控制算法；
[0021]PLC核心控制模块作为控制器对卧螺离心机进行电控制；
[0022]污泥环模块的控制输出作为差转速模块的给定输入。
[0023]进一步的，模糊自适应PID控制算法包括以下步骤：
[0024]检测污泥进料时浓度误差及浓度误差变化率，作为模糊自适应PID控制算法的输入；
[0025]根据浓度误差及浓度误差变化率之间的模糊关系，确定模糊PID控制规则；
[0026]根据模糊PID控制规则确定比例、积分和微分三个参数与浓度误差、浓度误差变化率的对应关系，确定模糊自适应PID控制算法；
[0027]模糊自适应PID控制算法对三个参数的变化量进行寻优，输出最佳的PID参数作为控制输出。
[0028]进一步的，模糊自适应PID控制算法对三个参数的变化量进行寻优，输出最佳的PID参数作为控制输出，包括以下步骤：
[0029]利用模糊自适应PID控制算法对三个参数变化量进行寻优，如下式：
[0030]K
p
(n)＝K
p
(n
‑
1)+ΔK
p
；
[0031]K
i
(n)＝K
i
(n
‑
1)+ΔK
i
；
[0032]K
d
(n)＝K
d
(n
‑
1)+ΔK
d
；
[0033]式中，K
p
(n)、K
i
(n)、K
d
(n)表示三个参数的寻优整定值；
[0034]K
p
表示比例系数；
[0035]K
i
表示积分系数；
[0036]K
d
表示微分系数；
[0037]ΔK
p
、ΔK
i
、ΔK
d
表示模糊自适应输出变量；
[0038]K
p
(n
‑
1)、K
i
(n
‑
1)、K
d
(n
‑
1)表示初始PID整定值；
[0039]n表示寻优的次数；
[0040]利用重心法对输出修订值进行逆模糊化处理，确定最佳的PID参数作为控制输出的输出量，如下式：
[0041][0042]式中，u(k)表示第k个采样周期内模糊自适应PID控制算法的输出量；
[0043]e(k)表示第k个采样周期时的偏差；
[0044]e(j)表示第j个采样周期时的偏差；
[0045]T表示采样周期。
[0046]进一步的，模糊自适应输出变量ΔK
p
、ΔK
i
、ΔK
d
的模糊子集包括{零ZO，正小PS，正中PM，正大PB}四个语言变量，论域为{0，3}。
[0047]进一步的，积分分离PID控制算法包括以下步骤：
[0048]根据卧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统，其特征在于，该系统包括：卧螺离心机本体、双闭环控制单元、机体参数采集单元、污泥数据检测单元、故障诊断分析单元、自清洗及修复单元及可视化操作交互单元；所述卧螺离心机单元，用于提供卧螺离心机对污泥进行固液相分离；所述双闭环控制单元，用于对卧螺离心机进行实时控制与调节；所述机体参数采集单元，用于采集卧螺离心机运行过程中机体参数；所述污泥数据检测单元，用于检测污泥进料与出料过程中数据信息；所述故障诊断分析单元，用于对机体参数进行分析实现故障诊断；所述自清洗及修复单元，用于提供卧螺离心机的自动化清洗修复；所述可视化操作交互单元，用于提供人机交互界面及输入控制逻辑；其中，所述双闭环控制单元包括污泥环模块、差转速环模块及PLC核心控制模块；其中，所述污泥环模块作为外环采用模糊自适应PID控制算法；所述差转速环模块作为内环采用积分分离PID控制算法；所述PLC核心控制模块作为控制器对卧螺离心机进行电控制；所述污泥环模块的控制输出作为所述差转速模块的给定输入；所述模糊自适应PID控制算法包括以下步骤：检测污泥进料时浓度误差及浓度误差变化率，作为模糊自适应PID控制算法的输入；根据所述浓度误差及浓度误差变化率之间的模糊关系，确定模糊PID控制规则；根据所述模糊PID控制规则确定比例、积分和微分三个参数与浓度误差、浓度误差变化率的对应关系，确定模糊自适应PID控制算法；所述模糊自适应PID控制算法对三个参数的变化量进行寻优，输出最佳的PID参数作为控制输出。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊自适应的卧螺离心机双闭环运行控制系统，其特征在于，所述模糊自适应PID控制算法对三个参数的变化量进行寻优，输出最佳的PID参数作为控制输出，包括以下步骤：利用模糊自适应PID控制算法对三个参数变化量进行寻优，如下式：K
p
(n)＝K
p
(n
‑
1)+ΔK
p
；K
i
(n)＝K
i
(n
‑
1)+ΔK
i
；K
d
(n)＝K
d
(n
‑
1)+ΔK
d
；式中，K
p
(n)、K
i
(n)、K
d
(n)表示三个参数的寻优整定值；K
p
表示比例系数；K
i
表示积分系数；K
d
表示微分系数；ΔK
p
、ΔK
i
、ΔK
d
表示模糊自适应输出变量；K
p
(n
‑
1)、K
i
(n
‑
1)、K
d
(n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭东，
申请(专利权)人：江苏东邦机械有限公司，
类型：发明
国别省市：