離心泵供水系統(tǒng)的模型辨識及動態(tài)特性分析研究.pdf

1、供水系統(tǒng)作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水的基礎(chǔ)設(shè)施，主要由水泵機組、管道閥門及變頻器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、控制系統(tǒng)等構(gòu)成。由于供水系統(tǒng)具有時變性、時滯性、非線性等特點，使得供水系統(tǒng)的動態(tài)模型很難通過理論分析的方法得到，而目前研究的重點側(cè)重于供水系統(tǒng)的實現(xiàn)，缺乏對以下問題的研究:(1)缺乏運用相關(guān)軟件對供水系統(tǒng)進行理論分析建模和物理建模研究并利用試驗結(jié)果對模型仿真結(jié)果進行檢驗驗證，對供水系統(tǒng)的先驗知識較為缺乏;(2)經(jīng)典辨識法中，一般以階躍信號作為激勵

2、信號，對于水泵供水系統(tǒng)，階躍信號難于充分激發(fā)其動態(tài)特性，獲得較為滿意的模型;本文以離心泵供水系統(tǒng)的節(jié)能運行為主要目的，針對當前存在的問題，開展了以供水系統(tǒng)的模型辨識為主要內(nèi)容的創(chuàng)新研究:
　　(1)建立了離心泵供水系統(tǒng)等效電路并進行了試驗驗證，為供水系統(tǒng)的研究分析提供了新的思路和方法?；赟IMULINK建模環(huán)境，對離心泵供水系統(tǒng)等效電路進行了建模和仿真研究;基于Simhydraulics建模環(huán)境，搭建了供水系統(tǒng)的物理模型并進行了

3、仿真研究。對供水系統(tǒng)過渡過程進行仿真的仿真結(jié)果與試驗結(jié)果相符合，驗證了離心泵供水系統(tǒng)等效電路的可行性，為一些極端情況下的試驗研究提供了一種新的模擬研究方法。
　　(2)為提高對供水系統(tǒng)模型辨識的精度，選用階躍信號和PRBS(二進制位隨機信號)兩種不同的激勵信號分別進行辨識試驗;在此基礎(chǔ)上，對辨識結(jié)果進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)PRBS信號更能充分激發(fā)出供水系統(tǒng)的動態(tài)特性。分析供水系統(tǒng)的開環(huán)階躍試驗發(fā)現(xiàn)，階躍信號的幅值取為10％Nr，即5H

4、z是較為合理的;對于PRBS試驗，PRBS信號的幅值取為3％-5％Nr，即2Hz較為合理;該結(jié)論對于供水系統(tǒng)辨識試驗激勵信號的選取，具有參考價值。
　　(3)分析確定用于辨識供水系統(tǒng)模型的輸入信號為變頻器的頻率輸入，輸出信號為供水系統(tǒng)的出口流量。對供水系統(tǒng)進行模型辨識，所選擇的3階欠阻尼傳遞函數(shù)模型的計算值與真機的實測值擬合的相當好，所建的模型是可信的。確定離心泵的輸入為變頻器的頻率輸入，輸出為離心泵進出口壓力的壓差。對離心泵的模