污水處理溶解氧的模糊Smith智能控制系統(tǒng)應用研究

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1、洼壓料技大學論文題目:污水處理溶解氧的模糊Smith智能控制系統(tǒng)應用研究◆申請學位學科:工學碩士所學學科專業(yè):模式識別與智能系統(tǒng)培養(yǎng)單位:電氣與信息工程學院碩士生:王榮譜導師:張根寶教授2010年5月●STUDYoNFUZZYSMITHINTELLIGENTCoNTRoLFoRDoINWASTERWATERDISPOSALAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirem

2、entfortheDegreeofMasterof星壁2i望呈星!i墜gThesisSupervisor:Professor...ZhangGenbao.May,2010Ⅲ刪l川8胛9舢8㈣9M7¨¨¨i■■_腳Y污水處理溶解氧的模糊Smith智能控制系統(tǒng)應用研究摘要工業(yè)污水處理系統(tǒng)中,通過曝氣使活性污泥得到足夠的氧氣,水中的可溶性有機污染物被存活在活性污泥上的微生物分解,使污水得到凈化。然而曝氣生物濾池工藝中曝氣過程具有好氧微生物和DO(dissolvedoxygen)狽lJ量的動態(tài)性。而且具有污

3、水流量變化、含堿濃度變化以及污水回流而導致的時變性、非線性及變量之間的強耦合性,無法建立準確的數(shù)學模型。采用常規(guī)的PID控制技術對DO值進行控制,控制效果難以令人滿意。假如采用了先進的控制技術和自動化程度高的控制系統(tǒng),將使水處理效率和質(zhì)量大大提高。因此,該課題的研究具有較高的理論價值與應用價值。同時,DO過程控制在化工、輕工以及其他環(huán)境保護領域已被廣泛應用,因此也具有一定的推廣價值。本論文以河南某紙廠實際的污水處理系統(tǒng)為背景,就造紙污水處理過程中污水DO值的控制算法和自動化控制系統(tǒng)展開理論和應用技術

4、研究,主要工作和創(chuàng)新點包括以下幾個方面:1)污水DO值模糊Smith控制。模糊控制是一種基于規(guī)則的控制,不需要建立被控對象的精確的數(shù)學模型,具有一定的智能水平和魯棒性。但是它本身消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的性能比較差。Smith預估控制可以消除時滯的影響,減小超調(diào)量,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,加速調(diào)節(jié)過程,提高系統(tǒng)快速性,但是它卻需要被控對象精確的數(shù)學模型,否則當對象參數(shù)變化范圍較大時,它的控制就完全失效。本論文結合模糊控制和Smith預估控制的優(yōu)缺點,在此基礎上提出基于此兩種算法的復合算法。2)數(shù)學模型的建立及仿真分

5、析。建立該DO值調(diào)節(jié)過程的數(shù)學模型,并在MATLAB下進行仿真。將DO值調(diào)節(jié)系統(tǒng)在PID控制回路,Smith的預估控制回路,復合算法(模糊Smith智能控制)控制回路下的仿真曲線進行對比。3)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)問題。模糊Smith控制方案在河南某紙廠的實際污水處理系統(tǒng)中進行了編程實現(xiàn),并進行了現(xiàn)場測試運行。模糊Smith智能控制將PID控制與模糊控制相結合組成模糊自整定PID控制,來增強系統(tǒng)的自適應能力;將常規(guī)Smith預估算法進行改進,來增強系統(tǒng)的抗干擾性。模糊Smith智能控制在系統(tǒng)響應速度、超調(diào)量

6、以及延遲時間,增強系統(tǒng)抗干擾能力等特性上均有明顯優(yōu)勢。在河南該紙廠應用表明本論文提出的新算法是切實可行的,系統(tǒng)控制性能穩(wěn)定,完全能滿足工藝控制要求,提高TDO值控制效果,在實際應用中有著廣泛的推廣價值。關鍵詞:污水處理,溶解氧處理,DO值控制,模糊Smith控制,PLCⅡSTUDYoNFUZZYSMITHINTELLIGENTCoNTRoLFoRDoINWASTERWATERDISPOSALABSTRACTInordertoadoptenoughoxygenandabsorptorganiccomp

7、oundssolublinginwaterbytheactivatedsludge,Wemuststormoxygenintothetankcontinuously.ButtheprocessofbiologicalfiltervarieswiththebiologicaldynamicandthedynamicsofDOmeasurement.Whilethetimevaries,itchangeswithwaterflowing,alkaliconcentration,aswell嬲sewage

8、refluxing.SoWeCannotsetupanaccuratemathematicalmodelasnonlinearandstrongcouplingbetweenvariables.Ifweadoptroutinecontroltechnique,suchasPID,tohaveafinecontrol,usuallycan’treceiveanidealresult.IfWeadoptadvancedcontroltechnologyandahighde

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