專家控制技術在制漿中段廢水好氧處理控制系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、本文是以山東中茂圣源紙業(yè)有限公司制漿中段廢水處理過程DCS項目為應用背景，就曝氣池溶解氧（Dissolved oxygen，DO）控制展開理論和應用研究的。制漿中段廢水屬于中等濃度偏上、可生化性較差的有機工業(yè)廢水，污染十分嚴重，需進行有效處理后才能達標排放。本文針對制漿中段廢水好氧處理過程存在嚴重非線性、大時滯等控制難點，提出了一套適合好氧處理過程的曝氣池DO專家控制方案，并基于S7-400PLC平臺完成了控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。實際應用效果表

2、明本文提出的控制策略是有效的。本文主要貢獻是：
　　 1）曝氣池活性污泥系統(tǒng)數(shù)學模型的建立
　　 在前人研究的基礎上，建立以DO值為被控制量，曝氣量為控制量的曝氣池活性污泥生物處理過程的變參數(shù)有界數(shù)學模型。對該模型進行穩(wěn)定性、可控性和可觀測性分析，進行狀態(tài)反饋控制設計以改善模型的性能。
　　 2）專家控制策略的研究
　　 針對曝氣池DO控制的復雜性，提出了將前饋專家控制、PID控制、反饋專家控制算法結合起

3、來實現(xiàn)無擾動切換的專家控制方案。該方案的最大特點是模擬了人類在控制大滯后對象時的基本思路，通過采用軟開關自動切換專家控制器以適應DO過程的非線性與時變性。系統(tǒng)誤差不大時，采用前饋專家控制器和PID控制策略進行細調(diào)；系統(tǒng)誤差過大時，采用反饋專家控制器進行粗調(diào)，使系統(tǒng)加快向穩(wěn)態(tài)方向靠近。其對應的專家規(guī)則是在歸納了現(xiàn)場操作人員的有效經(jīng)驗的基礎上，運用模糊思想把這些經(jīng)驗以專家規(guī)則的形式表述出來。在此基礎上以建立的模型為對象，在Matlab下進行

4、仿真，將DO值調(diào)節(jié)系統(tǒng)在PID控制回路，與在以前饋專家控制、PID控制、專家反饋控制算法結合的控制回路下的仿真效果進行對比，針對結果進行詳細地分析。
　　 3）控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
　　 新的控制方案結合西門子PLC平臺進行編程實現(xiàn)，并在山東中茂圣源紙漿有限公司制漿中段廢水處理項目中進行現(xiàn)場測試，運行結果證明本論文提出的DO新算法是切實可行的，系統(tǒng)控制性能良好，滿足現(xiàn)場控制要求，提高了DO值控制效果，在實際應用中有廣泛的推廣價