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[1]耿胡锐,王彦伟*.基于Simulink的离心泵系统阀门开度分数阶PID控制[J].武汉工程大学学报,2024,46(06):676-680.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.20230827]
　GENG Hurui,WANG Yanwei*.Fractional-order proportional-integral-derivative control of valve opening in centrifugal pump system based on Simulink[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2024,46(06):676-680.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.20230827]
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基于Simulink的离心泵系统阀门开度分数阶PID控制
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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
46
期数:
2024年06期
页码:
676-680
栏目:
机电与信息工程
出版日期:
2024-12-31

文章信息/Info

Title:
Fractional-order proportional-integral-derivative control of valve opening in centrifugal pump system based on Simulink
文章编号:
1674 - 2869（2024）06 - 0676 - 05
作者:
武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430205
Author(s):
School of Mechanical and Electrical Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， China
关键词:
Keywords:
分类号:
TP29
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.20230827
文献标志码:
A
摘要:
针对目前常见离心泵系统中，传统比例积分（PI）控制器和比例积分微分（PID）控制器对系统中阀门的开度控制存在控制精度欠缺和控制稳定性低等问题，基于MATLAB中的Simulink模块对常见离心泵系统中管路阀门开度控制系统进行数学建模，并确定离心泵、管路、阀门系统中阀门开度最优控制范围。采用分数阶PID算法和Oustaloup滤波器算法设计出一种阀门开度控制方案，以期提高控制系统的响应时间和稳定性。研究结果表明，对比传统PID控制器，在比例、积分、微分3个参数相同的条件下，以75%阀门开度为控制目标，本文设计的分数阶PID阀门开度控制器超调量减小了8.7%、控制系统的稳定时间减少了5.6 s，控制结果稳定性提升明显，稳定时间显著降低，为离心泵系统阀门开度控制的深入研究提供了参考。
Abstract:
In response to the issues of insufficient control accuracy and low control stability in traditional proportional-integral （PI） controllers and proportional-integral-derivative （PID） controllers for valve opening in common centrifugal pump systems， a mathematical model of the pipeline valve opening control system in such systems was established using the Simulink module in MATLAB. The optimal control range for valve opening in centrifugal pumps， pipelines， and valve systems was determined. A valve opening control scheme was designed utilizing the fractional-order PID algorithm and the Oustaloup filter algorithm to enhance the response time and stability of the control system. The results indicate that， compared to traditional PID controllers with the same proportional， integral， and derivative parameters， targeting 75% valve opening， the fractional-order PID valve opening controller developed in this study reduces overshoot by 8.7% and decreases control stability time by 5.6 seconds. Notably， there is a significant enhancement in control result stability， with a marked decrease in stability time. The results offer valuable insights for further exploration into valve opening control in centrifugal pump systems.

参考文献/References:

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相似文献/References:

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-08-27
基金项目：国家自然科学基金（52301337）；湖北省教育厅重点科研项目（D20161506）
作者简介：耿胡锐，硕士研究生。Email：[email protected]
*通信作者：王彦伟，博士，教授。Email：[email protected]
引文格式：耿胡锐，王彦伟. 基于Simulink的离心泵系统阀门开度分数阶PID控制［J］. 武汉工程大学学报，2024，46（6）：676-680.
基于Simulink的离心泵系统阀门开度分数阶PID控制
更新日期/Last Update: 2024-12-31