水泵系统作为工农业生产和生活用水的基础设施,主要由水泵机组、管道阀门及变频器、数据采集设备、控制系统等组成,在运行中消耗大量的能源。诸多专家研究证明变压供水是一种节能运行模式,但在运行控制中依然存在以下问题未能解决:(1)对供水系统控制模型的结构参数及性能认识不足,使控制器的应用带有盲目性;(2)常规的定参数PID控制器不能适应水泵变工况运行,易出现压力不稳等现象;(3)现代智能控制器算法对复杂供水系统的适应性研究仿真计算多于实际应用。从而造成变压供水在工程中的推广应用受到很大限制。其中控制器是水泵运行控制性能良好的关键,如何设计控制器及将控制器应用于水泵的变压运行是研究的难点。本文以离心泵系统的节能运行为主要目的,针对当前离心泵变压运行中存在的问题,开展了以变参数控制器设计为主要内容的创新研究:　　 (1)运用理论分析结合阶跃响应试验辨识的方法,建立了离心泵变压运行控制模型,根据模型特点提出了新的控制器设计方案。搭建水泵变频运行的阶跃响应试验装置,根据供水系统的特点分析控制模型的参数和结构,设计了阀门开度为40%、50%、80%、100%四种情况下恒压和变压运行控制模型辨识的试验方案,将试验数据通过MATLAB系统辨识工具箱,建立了各个工况下的模型传递函数,与理论模型进行比较,并对比分析相同阀门开度下和不同阀门开度下变压与恒压过程控制模型的参数和结构变化,针对离心泵变压运行提出以变参数PID控制为核心算法的控制器设计方案。　　 (2)用试验的方法分析PID控制器在离心泵变频运行中的性能,提出控制器改进的研究方向。建立PID闭环控制试验装置,手动设置不同的PID参数组合方式,进行恒压控制、无干扰变压控制、有干扰变压控制三种方案的试验测试,并绘制相应的响应曲线,分析瞬态过程和稳态过程的控制性能。结果表明,常用的恒压定参数PID控制对于工况变化不大时具有较优的控制效果,而对于工况变化较大的变压运行时,瞬态性能较差,必需实行变参数PID控制。　　 (3)通过LabView仿真和试验验证分析变参数的PID神经网络控制器的控制品质,实现了离心泵的变压稳定运行。利用LabView图形化的编程模式实现PID神经网络控制算法,建立控制器的仿真模型,利用阶跃信号和正弦信号作为输入进行跟踪仿真,从控制器的响应速度和稳定性分析其性能。仿真结果表明,PID神经网络控制器在跟踪阶跃信号时,暂态过程性能十分优良,无超调,调节时间很短;对于正弦信号的跟踪,经过仅仅一个正弦周期即可达到精确的控制。从仿真效果看出控制器具有良好的性能。但是,仿真过程中以不确定概率出现无法稳定跟踪的现象,针对这一问题将控制算法的比例阈值输出函数改为双曲正切函数。利用LabView设计的PID神经网络数字控制器进行离心泵变压运行控制试验,采集时间、流量、压力等数据并分析,结果表明PID神经网络控制器对离心泵变压运行具有良好的控制性能。　　 本文以离心泵运行控制理论为依据,运用系统仿真结合试验验证的方法,对PID变参数控制进行了深入的研究,解决了常规PID控制在复杂控制系统中性能较差的问题,克服了智能控制器与变频技术结合的困难,实现了离心泵变频变压稳定运行。