模糊预测控制在溶解氧控制系统中的应用

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1、模糊预测控制在溶解氧控制系统中的应用（兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州730050）摘要：本文针对城镇污水处理的特点及控制要求，采用贝加莱PCC和组态王软件进行污水处理系统的控制，并在氧化沟控制环节进行模糊预测控制。根据实际情况和操作经验，总结出模糊控制规则并根据预测控制确定其相应控制参数。实际运行结果证明，该方案确保了溶解氧浓度标准，具有很好的控制效果。关词键：模糊控制；预测控制；污水处理；监控系统中图分类号：TP273文献标识码：AApplicationoftheFuzzyPredictiveControlinDissolvedOxygenControll

2、ingSystemWANGShu-dong,YANYuan-yuan,MENGJing-jing,CHENShi-bin,WANGHong-bo,BIZuo-wen(CollegeofElectricandInformationEngineering,LanzhouUniv.ofTech.,Lanzhou,730050,China)Abstract:Inviewofcharacteristicandcontrolrequirementofthetownsewagetreatment,thispapermakesuseofB&RAutomationStudioandking

3、viewforB&R1.0.1tocontrolthesewagedisposalsystem,anduseoffuzzy-predictivecontrolmethodintheOxidationitchcontrollingunit.Accordingtothepracticeandexperience,thecontrolrulesoffuzzycontrolleranditscontrolparametersaredeterminedaccordingtothepredictivecontrol.Theactualoperationprovesthatthecon

4、centrationofdissolvedoxygenmeetsthestandard,andthisprogrameffectivelyhastheadvantagesofeffectivecontrol.Keywords:Fuzzycontrol;Predictivecontrol;sewagetreatment;monitoringsystem1引言随着我国政治、经济的快速发展以及环境问题的日益加剧，城镇污水处理问题已经备受国家及地方关注，为保护和改善生态环境，避免二次污染，促进水资源合理利用，城镇污水处理尤为重要。由于城镇污水在排放时间上的不确定性，以及污水中存在

5、的有机物的浓度也有很大的变化，因此在用传统的方式进行污水处理后，对溶解氧浓度，有机物的含量等方面仍不能达标，因此传统的污水处理控制方式已经不能获得有效地控制效果【5】。采用模糊预测控制方法，可以对溶解氧进行精确控制，利用模糊预测控制调节的精确性，可以达到满意的控制效果。2污水处理工艺该污水处理厂采用B&RAutomation和组态王软件对整个系统进行控制，在整个污水处理过程中分三个部分进行控制。PLC1主要进行粗格栅、提升泵房站、细格栅及除沙池控制；污水进入粗格栅去除污水中的大体积的杂质，通过提升泵房后进入细格栅，最后进入除沙池完成第一次净化。PLC2主要控制配水井分配污

6、水进厌氧池及氧化沟，最后进入终沉池进行沉淀，在这一控制环节中厌氧池及氧化沟属于生化处理，基于模糊预测控制原理可以对氧化沟中溶解氧的浓度进行有成效的控制【1】。PLC3主要进行加氯间、滤池、回用水加水泵房、贮泥回流泵房及脱水机房的控制。经过第三个阶段的处理，污水通过回用水池及加水泵房作为安全用水排入黄河。污泥处理采用机械浓缩脱水处置工艺泥饼外运卫生填埋，污水处理工艺如图1所示。图1污水处理流程图Fig.1Flowchartofsewagetreatment3系统硬件设计根据工艺要求进行硬件配置，污水处理的3个控制站，需要控制与检测的变量有：73个模拟量输入（AI）、10个模

7、拟量输出（AO）、302个数字量输入（DI）和122个数字量输出（DO）。为了以后方便扩展，以上点数统计留取了20%的裕量。控制系统主要由贝加莱PCC完成，其硬件构成如下所示。图2控制系统结构图Fig.2Structureofcontrolsystem4模糊预测控制器的设计由于溶解氧浓度变化过程的复杂性、多变性和非线性的特点，采用模糊预测控制技术来控制氧化沟的氧含量。根据控制对象的特点确定预测控制算法，深入研究预测控制算法在实际过程控制中的应用【2】。根据氧化沟溶解氧浓度具有高度非线性，时变性的特点，在原有的单纯模糊控制系统的