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污水处理中PH预测控制系统的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 13:52:55
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污水处理中PH预测控制系统的研究【摘要】:酸碱中和过程通常呈现严重非线性和滞后性,给PH值控制不仅带来极大的不确定性,也浪费大量中和剂,为此PH值被公认为最难的控制变量之一。近年来

【摘要】:酸碱中和过程通常呈现严重非线性和滞后性,给PH值控制不仅带来极大的不确定性,也浪费大量中和剂,为此PH值被公认为最难的控制变量之一。近年来,人们不断尝试运用新的控制方法解决这一难题,因此对PH值控制问题的研究具有非常重要的理论意义与应用价值。 本文首先介绍了国内外污水处理及其自动控制技术的发展状态,着重介绍了我国污水处理中PH控制自动化水平低和所面临的问题。 其次根据酸性废水处理工艺的要求,提出并实现了一套基于组态王6.5及欧姆龙PLC的高性能酸性废水处理系统的软硬件解决方案。硬件包括上、下位机的硬件设计和电气自控系统的选型及设计,以及配电柜、控制柜的设计及安装。软件包括上、下位机的软件功能介绍及软件编写。 在对PH控制过程进行理论分析的基础上,针对中和反应中PH值具有严重的非线性及滞后性这一难题,本文运用了一种分层优化的非线性系统预测控制,即借用大系统理论中递阶算法求解非线性最优控制的思想,通过递阶算法把非线性优化转化为线性优化与协调两级计算,避免了直接求解非线性优化的困难,减少了其计算量,从而使得预测控制算法能够满足实时控制的要求。另外利用MATLAB的simulink进行仿真,优化参数,提高了控制的稳定性和精度,取得了满意的效果,在利用先进控制算法解决生产实际问题上作了有益的尝试。 废酸水处理控制系统操作简便,并具有高适应性、高可靠性和高稳定性等特点。自投入运行以来,运行状况稳定可靠,提高了PH值的控制精度,确保了废水排放的达标,避免了因操作不当、失控而出现排放超标,从而造成赣江水体污染的情况出现。 本论文主要研究成果是:成功地解决了废酸水处理过程中的关键技术问题,填补了我省轧钢厂酸性废水自动化处理的空白,经济效益显著,其成熟技术和设备运行的可靠性经验,也为其它行业的污水处理提供了成功的经验。 最后,对全文的工作做了总结,分析了存在的问题,并对今后的发展方向进行了展望。 【关键词】:PH值控制 非线性系统 预测控制 污水处理
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X703;TP273
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 第一章 绪论7-12
  • 1.1 我国的水资源及污水处理状况概述7-8
  • 1.2 污水处理中PH控制现状与发展趋势8-10
  • 1.3 课题的来源、目的及意义10-11
  • 1.4 课题的主要研究内容及方法11-12
  • 第二章 污水处理及工艺概述12-17
  • 2.1 污水处理的基本概念12-14
  • 2.1.1 污水处理的概念和基本方法12
  • 2.1.2 基本水质参数12-14
  • 2.2 轧钢工艺废水处理研究现状14-15
  • 2.3 工艺流程简介15-17
  • 第三章 污水处理自控系统设计17-31
  • 3.1 控制系统的设计要求17-18
  • 3.2 控制系统的硬件设计18-21
  • 3.2.1 硬件结构18-19
  • 3.2.2 硬件配置19-20
  • 3.2.3 电气控制系统设计20-21
  • 3.3 控制系统上位机的软件设计21-26
  • 3.3.1 软件功能描述21-22
  • 3.3.2 软件画面设计及功能介绍22-26
  • 3.4 控制系统下位机的软件设计26-31
  • 第四章 非线性系统预测控制的分层优化策略31-49
  • 4.1 预测控制算法的概述31-37
  • 4.1.1 预测控制的产生背景31-32
  • 4.1.2 预测控制的基本原理32-33
  • 4.1.3 预测控制的发展及其应用33-37
  • 4.2 酸碱中和反应中PH值的预测控制37-38
  • 4.3 非线性系统的预测控制问题38-39
  • 4.4 非线性系统预测控制的分层优化策略39-49
  • 4.4.1 分层优化策略的问题描述40-43
  • 4.4.2 分层优化策略的原理43-47
  • 4.4.3 分层优化算法的实现47-49
  • 第五章 分层优化策略用于PH控制系统的仿真研究49-56
  • 5.1 对象模型49-50
  • 5.2 参数整定50-52
  • 5.3 仿真试验52-54
  • 5.4 实际运行控制效果54-56
  • 第六章 结论与展望56-58
  • 致谢58-59
  • 参考文献59-62
  • 附录62-71


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