基于ARM的小區(qū)供水系統(tǒng)節(jié)能控制
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模糊控制具有對被控制對象的數(shù)學(xué)模型依賴性弱、不需要建立精確數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)，而PID控制算法具有簡單、容易實現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，因此，把模糊控制與PID控制在不同的區(qū)域?qū)嵭蟹旨壙刂?，就能發(fā)揮模糊控制和PID控制各自的優(yōu)點(diǎn)。在誤差較大時，采用模糊控制使系統(tǒng)快速趨向設(shè)定值，并且能實現(xiàn)超調(diào)較小的良好動態(tài)特性；誤差較小時即趨于穩(wěn)定時，采用PID控制算法發(fā)揮PID控制精確、靜態(tài)誤差小等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步改善靜態(tài)特性。由于供水系統(tǒng)具有時滯性和非線性，同時建立它的精確數(shù)學(xué)模型在目前來看還是不可能的，因此本系統(tǒng)采用了模糊PID對供水系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2.2.3 串口通信模塊
本系統(tǒng)直接使用了ARM7-LPC2129的片內(nèi)兩個UART接口。其中UART0與變頻器通信，UART1與上位機(jī)（PC）通信。
2.2.4 開關(guān)量輸入/輸出模塊
本系統(tǒng)采用了ARM7-LPC2129的通用輸入/輸出口做為開關(guān)量的輸入/輸出接口，用于接收火災(zāi)信號、緩沖水池的液位信號，完成泵組啟停邏輯控制等相關(guān)輔助功能。
2.2.5 CAN接口模塊
現(xiàn)場總線是工業(yè)控制中的控制局域網(wǎng)，代表了未來工業(yè)控制的發(fā)展方向。由于它的飛速發(fā)展，各項工控技術(shù)均向現(xiàn)場總線靠攏，因此本系統(tǒng)還開發(fā)了CAN接口（ARM7-LPC2129帶有一個CAN接口）驅(qū)動程序，為系統(tǒng)能接入現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支持。
2.3 軟件設(shè)計
本系統(tǒng)應(yīng)用程序采用結(jié)構(gòu)化模塊設(shè)計，由主程序和中斷服務(wù)程序等組成。中斷服務(wù)程序定時檢測用戶端管道壓力和流量，并完成A/D轉(zhuǎn)換，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字濾波送專家系統(tǒng)分析確定系統(tǒng)的工作點(diǎn)。工作點(diǎn)確定后經(jīng)模糊PID模塊迅速把系統(tǒng)穩(wěn)定在該工作點(diǎn)處，通過上下位機(jī)的通信程序?qū)崿F(xiàn)上位PC對下位機(jī)的監(jiān)控，同時在軟件的設(shè)計中加入了軟件看門狗，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。主程序框圖如圖3。
3 結(jié)束語
由于本系統(tǒng)嵌入了含有泵理論和水動力學(xué)的專家系統(tǒng)及模糊PID控制，所以能較好地實時跟蹤用戶需求，更好地發(fā)揮了變頻調(diào)速的節(jié)能潛力并取得了良好的節(jié)能效果；同時系統(tǒng)還具有很好的快速性、穩(wěn)定性和很好的抗干擾能力。由于具有良好的供水品質(zhì)和節(jié)能效果，使得本系統(tǒng)不僅能應(yīng)用在小區(qū)供水中還可以應(yīng)用在樓宇供水及工廠企業(yè)的供水節(jié)能改造中。
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