鲁棒控制方法在污水处理中的应用研究

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1、ClassifiedIndex：TP273’UDC：621SecrecyRate：UniversityCode：．I730868Public10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyThesisfortheDegreeofM·ScienceAPPLICATIoNOFROBUSTCONTROLMETHoDINTEHⅥ，ASTEⅥ後TERTREATMENTCandidate：LvXuanSupervisor：Prof．MengHuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineefingSpecia

2、lty：DetectionTechnologyandAutomaticDeviceDateofDefense：May28m，2010March10伪，2010；可．-It科技大学学位论文原创性声明IIIIIIIIIIIIIIIIIIIfY1714496本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果出本人承担。学位论文作者签名：星妖动勿年5月参日指导教师

3、签名：专彳二b，矿年r月孑同河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，：同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。口保密，在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于口不保密。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：黾软指导教师签名：j≯％如／o年，月形日；Hz汐年厂月，多同’摘要水污染是当今世界各国都必须面对的重要问题，并且淡水资源日益匮乏，对污水进

4、行处理，处理后再加以重新利用，已成为各国政府所关注的大事。‘活性污泥法作为目前国内外广泛应用的，用来提高水质的污水水处理技术，具有经济、简便的优点。污水处理系统中，水中的溶解氧浓度是污水处理生化反应过程中的一个重要指标。它能比较迅速、直观地反映系统的运行状况。对曝气池中溶解氧(DO)实现准确地控制，可以直接影响到系统能耗和污水排放进程，是获得较好经济效益和水处理效果的前提。根据对冯裕钊、龙腾锐等在“变参数活性污泥系统的最优鲁棒控制法”一文中提出的SBR法数学模型的分析研究，改变模型的简化条件，建立新模型，并对新建立的模型进行了稳定性，可控性分析，验证了新建模型具有内在

5、不稳定性。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式理论，通过构造一个Lyapunov函数，求解满足条件的LMI，设计出使闭环系统稳定的控制器。在污水实际处理过程中，由于进水水量，水质的不确定性，建模过程中对真实物理过程简化及线性化近似处理导致的模型不确定性，因温度引起的动力学参数变化导致的模型不确定等，针对模型参数的不确定设计鲁棒控制器；针对控制器在控制实现时因为硬件如A／D，D／A转换，软件如计算截断误差等原因，造成的控制器参数变化，控制系统不稳定，设计了非脆弱控制器，保证系统稳定，满足控制性能要求；针对微生物浓度在线检测仪昂贵的实际问题，通过构造观测器，设计

6、基于观测器的鲁棒非脆弱控制器。用MATLAB仿真算例说明方法的正确性和有效性。设计实现了一套污水处理曝气自动控制实验系统。控制系统采用IPC+PLC形式，选用西门子公司的S7．300PLC作为数据采集控制单元，利用组态王软件设计监控画面。通过动态数据(DDE)实现MATLAB与组态王的数据通讯，实现鲁棒非脆弱控制算法对系统的控制。利用实验系统对PID控制与鲁棒非脆弱控制方法进行了对比。计算机仿真研究和实验表明，采用所提出的鲁棒非脆弱控制方法，对活性污泥污水处理过程的控制是有效的。关键词污水处理过程；溶解氧；鲁棒性；非脆弱性；观测器；线性矩阵不等式河北科技人学硕士学位论

7、文AbstractWaterpollutionisthetopissuefacingtheworld，throughthesewagetreatmenttosolvetheproblemofwatershortagehasbecomeaconsensus．ThepollutioncontrolsubjectshavebeenlistedontheWorldEnvironmentalProte6tionOrganization’Sworkschedules．Activatedsludgeisalleconomicalandsimplesewagewat