污水处理溶解氧的模糊Smith智能控制系统应用研究.pdf

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1、洼压料技大学论文题目：污水处理溶解氧的模糊Smith智能控制系统应用研究◆申请学位学科：工学硕士所学学科专业：模式识别与智能系统培养单位：电气与信息工程学院硕士生：王荣谱导师：张根宝教授2010年5月●STUDYoNFUZZYSMITHINTELLIGENTCoNTRoLFoRDoINWASTERWATERDISPOSALAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterof星壁2i望呈星!i坠gThesisS

2、upervisor：Professor．．．ZhangGenbao．May,2010Ⅲ删l川8胛9舢8㈣9M7¨¨¨i■■_脚Y污水处理溶解氧的模糊Smith智能控制系统应用研究摘要工业污水处理系统中，通过曝气使活性污泥得到足够的氧气，水中的可溶性有机污染物被存活在活性污泥上的微生物分解，使污水得到净化。然而曝气生物滤池工艺中曝气过程具有好氧微生物和DO(dissolvedoxygen)狈lJ量的动态性。而且具有污水流量变化、含碱浓度变化以及污水回流而导致的时变性、非线性及变量之间的强耦合性，无法建立准确的数学模型。采用常规的PID控制技术对DO值进行控制，控制效果难以令人满意。假如

3、采用了先进的控制技术和自动化程度高的控制系统，将使水处理效率和质量大大提高。因此，该课题的研究具有较高的理论价值与应用价值。同时，DO过程控制在化工、轻工以及其他环境保护领域已被广泛应用，因此也具有一定的推广价值。本论文以河南某纸厂实际的污水处理系统为背景，就造纸污水处理过程中污水DO值的控制算法和自动化控制系统展开理论和应用技术研究，主要工作和创新点包括以下几个方面：1)污水DO值模糊Smith控制。模糊控制是一种基于规则的控制，不需要建立被控对象的精确的数学模型，具有一定的智能水平和鲁棒性。但是它本身消除系统稳态误差的性能比较差。Smith预估控制可以消除时滞的影响，减小超调量，

4、提高系统稳定性，加速调节过程，提高系统快速性，但是它却需要被控对象精确的数学模型，否则当对象参数变化范围较大时，它的控制就完全失效。本论文结合模糊控制和Smith预估控制的优缺点，在此基础上提出基于此两种算法的复合算法。2)数学模型的建立及仿真分析。建立该DO值调节过程的数学模型，并在MATLAB下进行仿真。将DO值调节系统在PID控制回路，Smith的预估控制回路，复合算法(模糊Smith智能控制)控制回路下的仿真曲线进行对比。3)控制系统的实现问题。模糊Smith控制方案在河南某纸厂的实际污水处理系统中进行了编程实现，并进行了现场测试运行。模糊Smith智能控制将PID控制与模糊

5、控制相结合组成模糊自整定PID控制，来增强系统的自适应能力；将常规Smith预估算法进行改进，来增强系统的抗干扰性。模糊Smith智能控制在系统响应速度、超调量以及延迟时间，增强系统抗干扰能力等特性上均有明显优势。在河南该纸厂应用表明本论文提出的新算法是切实可行的，系统控制性能稳定，完全能满足工艺控制要求，提高TDO值控制效果，在实际应用中有着广泛的推广价值。关键词：污水处理，溶解氧处理，DO值控制，模糊Smith控制，PLCⅡSTUDYoNFUZZYSMITHINTELLIGENTCoNTRoLFoRDoINWASTERWATERDISPOSALABSTRACTInordertoa

6、doptenoughoxygenandabsorptorganiccompoundssolublinginwaterbytheactivatedsludge，Wemuststormoxygenintothetankcontinuously．ButtheprocessofbiologicalfiltervarieswiththebiologicaldynamicandthedynamicsofDOmeasurement．Whilethetimevaries，itchangeswithwaterflowing，alkaliconcentration，aswell嬲sewagereflux

7、ing．SoWeCannotsetupanaccuratemathematicalmodelasnonlinearandstrongcouplingbetweenvariables．Ifweadoptroutinecontroltechnique，suchasPID，tohaveafinecontrol，usuallycan’treceiveanidealresult．IfWeadoptadvancedcontroltechnologyandahighde