MATLAB在污水处理中的运用

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1、MATLAB在污水处理中液位控制班级：07电气（2）班姓名：朱长海学号：070505243摘要：本文以污水处理液位控制为例提出的一种模糊控制方案。介绍了模糊控制器的设计过程并且利用MATLAB软件进行仿真，仿真研究表明传统的液位控制方法相比，模糊控制器可以有效的控制生产过程的变化和干扰并且具有良好的节能减排效果。关键词：MATLABSimulink模糊控制液位控制一：前言如果被控制对象是个比较复杂的非线性、时变而且又有大的滞后的系统的话,往往很难获得精确的数学模型，而模糊控制是一种模仿人的智能的控制方法,它不依赖于对象的数学模型,而是通过对模糊信息的处理做出对复杂对象的控制。现代控制系统中

2、的模糊控制能方便地解决工业领域中常见的非线性、时变、大滞后、强耦合、变结构结束条件苛刻等复杂问题。模糊控制的方法则是模仿人的思维方式和人的检测经验用电脑来代替人脑实施有效的控制传统的控制理论依赖于被控系统的物理模型而模糊控制则是依赖于被控系统的物理特性[1]。二：模糊控制器的设计模糊控制器主要由模糊化接口、知识库、模糊推理机、解模糊接口四部分组成。本文采用三角形，双输入单输出的模糊控制器运用MATLAB的Fuzzy仿真。图2-1：MATLAB模糊控制器参数设置图2-1为MATLAB模糊控制器参数的设置，本系统为双输入单输出系统，输入模糊参数为液位变化量E和液位变化率EC两个模糊量，输出量为

3、电机的转速频率U。根据试验或现场所得的经验数据可以确定液位变化值偏差E的基本论域先假设其为Re=[-e.+e]。然后选定E的量化论域为Xe={-6-5-4-3-2-101+2+3+4+5+6}，Xec={-6-5-4-3-2-101+2+3+4+5+6}图2-2：模糊控制器模糊规则设计界面图2-2为模糊控制器模糊规则设计界面，将模糊控制规则输入该界面，设计模糊控制器。在分析液位变化值与液位之间的关系的基础上建立以模糊语言表示的模糊控制规则根据在操作过程中可能遇到的各种情况将相应的控制策略归纳为表模糊状态表这是一组根据系统输出的偏差和偏差的变化趋势来消除偏差的模糊控制规则[2][3]。如果这

4、一组规则用模糊条件语句描述的话如下ifE=PBandCE=PBthenU=NBifE=PBandCE=PMthenU=NBifE=PBandCE=PSthenU=NBifE=PBandCE=ZOthenU=NB………………以此类推共有49条控制规则图2-3：模糊控制器输出值界面图2-3为模糊控制器输出值界面，通过E和EC组合得到输出值U的值，U的输出值如表2-1所示。运用模糊控制可以根据在线溶氧仪和污泥浓度仪的测量值经过模糊控制器的运算后即可以得到相应的频率，把频率传送到相应的电机实现变频控制，使液位达到要求，这样不仅可以实现节能更为重要根据液位情况提供最适合频率达到精确控制，从而保证了液

5、位的稳定。ECE-6-5-4-3-2-10123456-647.947.347.347.347.347.347.34443.34036.733.330-547.547.547.547.547.544.244.240.94036.733.83027.1-447.947.547.947.547.944.243.34036.733.33026.723.3-347.542.242.242.242.240.94036.733.33026.723.320-247.942.243.343.343.34036.733.33026.723.32016.7-144.242.243.3404036.733.33

6、026.726.723.32016.7043.343.343.34036.733.33026.723.323.323.32016.7143.3404036.733.33026.723.320202019.115.8243.34036.733.33026.723.32016.716.716.715.812.134036.733.33026.723.32019.115.815.815.815.812.5436.733.33026.723.32016.715.812.112.512.112.512.1533.33026.723.32019.115.815.812.512.512.512.512.

7、563026.723.32016.715.812.112.512.112.512.112.512.1表2-1：模糊控制器的输出值（fZ）三：模糊控制器的仿真效果普通的控制，液位的实时趋势图如3-1所示：图3-1：普通控制液位的MATLAB仿真模糊控制液位的实时趋势曲线如图3-2所示：图3-2：模糊控制液位的MATLAB仿真由图3-1和图3-2曲线可以看出，水箱水位可以较快的上升到设定高度，既具有较小的上升时间：水位第一次