油田污废水pH值免疫优化控制研究

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1、油田污废水pH值免疫优化控制研究于亚笛，台广锋，万用波，吴萌，卢亚平（北京矿冶研究总院，北京100160）摘要：本文针对油田污废水处理过程中pH值控制不稳定、干扰强、滞后大的特点，应用免疫控制策略，增强控制过程的抗干扰能力，提高稳定性。采用RBF神经网络对控制器进行在线优化，实现了控制过程的自调节、自整定。实验比较了该方法与基于ITAE（IntegralTimeAbsoluteError）指标优化的PID控制策略，结果表明本文所提出方法在抗干扰、稳定性、跟踪响应方面具有较理想的效果。关键词：油田污废

2、水；免疫控制；pH值；RBF神经网络中图分类号：TQ015.9;TP391.9;O6-39文献标识码：A文章编号：OptimizedImmuneResearchforOilfieldWastewaterTreatmentinpHvalueControlYUYadi,TaiGuangfeng,Wanyongbo,WuMeng,LUYaping(BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy,Beijing100160)Abstract:Inorde

3、rtoovercometheinstability,heavydisturbanceandtime-delayinpHvaluecontrolofoilfieldwastewatertreatment,optimizedimmunecontrolstrategyisappliedinthisresearch.AsRBFneuralnetworkisusedtooptimizetheparametersofcontroller,self-adjustmentandauto-tuningareobtai

4、nedinthecontrolledprocess.IncomparisonwithITAE（IntegralTimeAbsoluteError）basedPIDmethod,theproposedmethodachievessatisfiedresultindisturbance-rejection,stabilityandset-pointresponse.KeyWords：OilfieldWastewater；ImmuneControl；pHValue；RBFNeuralNetwork收稿日期

5、：2015-修回日期：作者简介：于亚笛（1987-），男，河北人，硕士，助理工程师，E-mail：yuyadi@bgrimm.com1引言随着我国石油资源的不断消耗及采油技术的日益发展，注水开采技术已在我国大部分油田使用[1,2]。在石油产量增加的同时，也使得洁净水资源被快速消耗，污废水产量急剧增加，给油田的环境保护带来了巨大挑战[3]。将经过处理的污废水作为开采回注水，实现水资源的循环利用，已成为污水处理的新思路，控制pH值（酸碱度）在合理范围内是回注水利用的重要指标。油田污废水成分复杂，含有多种

6、盐离子，在处理过程中pH值存在严重滞后性与非线性，常规的控制策略难以取得很好的控制效果。免疫控制具有很强的抗干扰能力，并使用RBF神经网络优化PID参数，不断适应污废水水质的变化，实现控制策略的在线全局优化。2油田污水pH值动态建模在工业过程中，通过控制酸液和碱液的加入量实现对pH值的控制，碱液一般使用氢氧化钠（NaOH）溶液，酸液使用盐酸（HCl）效果较为直接，工艺流程示意图如图1所示。根据物料守恒定律与中和反应原理，建立反应污水的pH值动态模型[4]。设定碱液流量为F1(恒定量)，浓度为C1;酸

7、液流量为F2，浓度为C2；反应器内液体的体积为V，m1为Na+离子浓度，m2为Cl-离子浓度。图1污水中和工艺流程示意图Fig.1Schematicdiagramofneutralizationprocess(1)得到pH值计算式。记x=m2-m1,y(t)为t时刻系统的输出值，即pH值，则有pH值计算计算式：x(t)=10y(t)-14-10-y(t)(2)3免疫控制免疫控制依据生物体的免疫机理，使过程控制系统具有自组织、自调整的抗干扰能力[5]，是智能控制领域的重要发展方向。免疫控制的特点有利于

8、针对解决油田污废水pH值控制的难点，增强pH值控制系统的鲁棒性。3.1免疫控制原理依据自然免疫系统的反馈原理，定义T细胞第k代抗原的数量为ε(k)，在抗原刺激作用下，产生自辅助细胞，标记为TH(k)，B细胞受抑制细胞的影响，会发生副作用，将其标记为TS(k)，所以B细胞受到的总刺激S(k)可以表示为：(3)式(3)中，，为刺激因子，为抑制因子，符号均为正，为非线性函数，表示抑制细胞的抑制量。模糊免疫PID控制器输出可表示为：(4)式中：f(.)依据免疫机理实现控制器的