基于仿人智能的参数在线自校正控制器在水泵站中的应用

　　1 引言

　　生活用水供给的显著特点是随机性和不确定性。现代生活用水一般由水泵站提供，为保持最远端用户有充足的水供给，泵站必须维持一定的水压。太高的水压可能会导致水管的破裂，水压不足远端用户无水可用。用水量还与季节有关，炎热的夏天正是用水的高峰季节，而到浓冬季节用水自然会大幅度降低。水压不稳给生活带来的不便有时是难以容忍的，如某厂在临近下班交接班时，因澡堂水压不够，突然发生烫伤事故。为了改善生活质量，对生活用水控制提出了较严格的要求，由于其属于不确定性控制，也难以建立严格的数字模型，因此基于数字模型的控制方法，如pid，最优控制等等并不适用，比较简单易行的控制策略是采用仿人智能控制。

　　仿人智能控制强调对人的控制行为和功能的综合性模仿，其中包括人的在线特性辨识、特征记忆以及直觉推理逻辑等，通过控制器自身的智能行为去适应对象及其环境的各种变化，而不需要知道对象的精确数学模型，就能够实现既快速又高精度的控制，且具有极强的鲁棒性[1]。本文讨论一种参数自整定的仿人智能控制器，在控制过程中可根据不同的偏差值对控制器参数进行校正，实现对控制规则的自调整，以改善系统的静态、动态特性。

　　图1 仿人智能控制器框图

　　2 智能控制器的基本算法

　　仿人智能控制的决策过程是以人对控制对象的观察、记忆、决策等智能行为为基础，把被调整量偏差及偏差变化率作为特征信息，进行模式选择，从而决定控制器的输出。仿人智能控制器框图如图1所示，其算法描述如下:

　　模式1: en.δen>0或δen=0，|en|>0，

　　则un=un-1+k+. en

　　模式2: en.δen<0且|en|≥m, 则un=un-1+k-. en

　　模式3: en.δen<0且|en|

　　则un=un-1+k.em.n

　　其中，en为第n次误差;

　　δen=en-en-1;

　　em.n为误差的第n个极值;

　　k+为加速比例系数，k+>1;

　　k-为抑制比例系数, 0

　　k为保持比例系数, 0

　　m为设定的误差界限;

　　n表示控制周期序号;

　　un为当前输出控制量;

　　un-1为n之前一周期控制器输出量;

　　结合图2，对上述算法分析如下:

　　在cd、fg段，误差e的绝对值逐渐增大，具有特征en.δen>0或δen=0，|en|>0，此时应加大控制量以便尽快纠正偏差，因此k+逐渐由小变大，称为加速启动控制模式。

　　在ab、de、gh段，误差e的绝对值逐渐减小，具有特征en.δen<0且|en|≥m，为使系统尽快消除偏差趋向稳定，k-应逐渐由大变小，称为制动控制模式。