離心泵供水系統(tǒng)的模型辨識(shí)及動(dòng)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(jī)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(shí)變性、時(shí)滯性、非線性等特點(diǎn)，使得供水系統(tǒng)的動(dòng)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(diǎn)側(cè)重于供水系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，缺乏對(duì)以下問題的研究:(1)缺乏運(yùn)用相關(guān)軟件對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行理論分析建模和物理建模研究并利用試驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型仿真結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)供水系統(tǒng)的先驗(yàn)知識(shí)較為缺乏;(2)經(jīng)典辨識(shí)法中，一般以階躍信號(hào)作為激勵(lì)

2、信號(hào)，對(duì)于水泵供水系統(tǒng)，階躍信號(hào)難于充分激發(fā)其動(dòng)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(yùn)行為主要目的，針對(duì)當(dāng)前存在的問題，開展了以供水系統(tǒng)的模型辨識(shí)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(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)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(duì)離心泵供水系統(tǒng)等效電路進(jìn)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(jìn)行了

3、仿真研究。對(duì)供水系統(tǒng)過渡過程進(jìn)行仿真的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符合，驗(yàn)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(yàn)研究提供了一種新的模擬研究方法。
　　(2)為提高對(duì)供水系統(tǒng)模型辨識(shí)的精度，選用階躍信號(hào)和PRBS(二進(jìn)制位隨機(jī)信號(hào))兩種不同的激勵(lì)信號(hào)分別進(jìn)行辨識(shí)試驗(yàn);在此基礎(chǔ)上，對(duì)辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)PRBS信號(hào)更能充分激發(fā)出供水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。分析供水系統(tǒng)的開環(huán)階躍試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，階躍信號(hào)的幅值取為10％Nr，即5H

4、z是較為合理的;對(duì)于PRBS試驗(yàn)，PRBS信號(hào)的幅值取為3％-5％Nr，即2Hz較為合理;該結(jié)論對(duì)于供水系統(tǒng)辨識(shí)試驗(yàn)激勵(lì)信號(hào)的選取，具有參考價(jià)值。
　　(3)分析確定用于辨識(shí)供水系統(tǒng)模型的輸入信號(hào)為變頻器的頻率輸入，輸出信號(hào)為供水系統(tǒng)的出口流量。對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行模型辨識(shí)，所選擇的3階欠阻尼傳遞函數(shù)模型的計(jì)算值與真機(jī)的實(shí)測值擬合的相當(dāng)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(jìn)出口壓力的壓差。對(duì)離心泵的模