模糊控制在污水处理控制系统中的应用与研究

【摘要】：在工业快速发展下,水需求的缺口已经日渐增大,环境污染也随之日益加剧,城镇污水处理问题已经受到国家及地方的密切关注,为响应我国最新关于城镇污水处理方案的相关规定,使城镇环境得到改善,避免环境二次污染,优化节能减排和实现污泥资源化合理利用,构建健康的生态环境,城镇污水的处理问题就变得非常重要。其中如何能够对污水中污染有机物进行高效的处理,将作为污水处理过程中的重要课题进行研究。 针对这个问题,本文对污水处理系统进行了深入研究和分析,并根据污水处理的工艺特点及技术要求,对污水处理系统中的有机物进行有效处理。氧化沟控制环节主要利用曝气机鼓入充足的空气,使活性污泥与污水在保证有效的氧气供应下进行充分接触,水中的可溶性有机物被活性污泥吸附,并被活性污泥上的微生物化学分解,使污水得到净化。由于污水具有污水流量变化、有机物浓度变化及污水回流而导致的时变性、非线性及各变量之间的强耦合性,因此在此环节中无法建立精确的数学模型。 在这种情况下,由于模糊控制不需要创建精确的数学模型以及PID高精度控制的特点,在氧化沟控制站采用模糊控制和传统PID控制相结合的方法以完成对有机物进行实时高效的控制。本文根据实际工况和专家经验,总结得出模糊控制规则并确定了其相应控制参数。通过动态学习完成控制规则的调整,利用它的实时性与容错性强等特点,补偿了传统PID控制的缺点,不仅能够节省资源,还能达到满意的控制效果,为污水处理完成自动控制提供了良好的基础,提高了经济效益和社会效益。 【关键词】：污水处理 模糊控制 PID PCC 组态王
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 插图索引10-11
• 附表索引11-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 论文的研究来源12
• 1.2 论文的研究背景12-13
• 1.3 国内外污水处理发展现状13-14
• 1.3.1 国内污水控制系统发展现状13-14
• 1.3.2 国外污水处理控制系统发展现状14
• 1.4 论文研究的内容和意义14-16
• 1.4.1 论文研究的内容14-15
• 1.4.2 论文研究的意义15-16
• 第2章 污水处理控制系统的实施方案16-21
• 2.1 氧化沟控制环节工艺分析16
• 2.2 污水处理控制系统特点分析16-17
• 2.3 基本参数和评价指标17
• 2.4 控制系统的总体方案17-20
• 2.4.1 控制系统的目标17-18
• 2.4.2 控制系统的分析18-19
• 2.4.3 控制系统的选择19-20
• 2.5 小结20-21
• 第3章 控制系统的软硬件设计21-31
• 3.1 控制系统的功能和结构21
• 3.2 系统硬件的总体设计21-22
• 3.2.1 系统硬件的设计原则21-22
• 3.2.2 系统硬件的设计任务22
• 3.3 系统硬件的选择22-26
• 3.3.1 PCC 控制器的选择22-25
• 3.3.2 控制设备的选择25-26
• 3.4 计算机通信网络设计26-28
• 3.5 控制系统的软件设计28-30
• 3.5.1 软件开发方式论定28-29
• 3.5.2 控制系统软件设计29-30
• 3.6 小结30-31
• 第4章 模糊控制算法的应用与实现31-53
• 4.1 控制系统特点及策略31
• 4.2 氧化沟控制策略31-32
• 4.2.1 控制对象的选择31
• 4.2.2 氧化沟控制方案分析31-32
• 4.3 污水处理的模糊自适应 PID 控制32-35
• 4.3.1 氧化沟控制策略的实施32
• 4.3.2 PID 控制理论32-34
• 4.3.3 模糊控制理论34-35
• 4.4 氧化沟模糊自适应 PID 控制器的设计35-42
• 4.4.1 模糊控制器的组成35-36
• 4.4.2 模糊控制器的结构36-37
• 4.4.3 控制规则37-40
• 4.4.4 模糊推理和模糊判决40-41
• 4.4.5 模糊控制算法41-42
• 4.5 氧化沟模糊控制算法的实现42-45
• 4.5.1 DO 控制模糊主程序设计42-43
• 4.5.2 DO 控制模糊主程序设计43
• 4.5.3 DO 控制模糊化子程序设计43-44
• 4.5.4 DO 控制解模糊子程序设计44-45
• 4.6 模糊控制器的仿真45-52
• 4.6.1 模糊控制器仿真设计45-48
• 4.6.2 Simulink 仿真模型48-52
• 4.7 小结52-53
• 第5章 监控系统设计53-63
• 5.1 监控系统开发工具53-55
• 5.1.1 现场监控系统开发53-54
• 5.1.2 远程监控软件的选择54-55
• 5.2 污水处理监控软件开发55-59
• 5.2.1 创建污水处理监控系统项目55
• 5.2.2 建立通讯连接55-56
• 5.2.3 组态变量56-57
• 5.2.4 画面创建57-58
• 5.2.5 运行环境开发58-59
• 5.3 监控系统设计59-62
• 5.3.1 远程监控模块59
• 5.3.2 数据处理模块59-61
• 5.3.3 用户权限设置61
• 5.3.4 系统维护及运行61-62
• 5.4 小结62-63
• 结论与展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录68-69
• 附录 B 电气原理总图69-70

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