91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

作者：鄭曉敏

   采用先進(jìn)的自動化加氯控制系統(tǒng)是水廠生產(chǎn)實現(xiàn)全面自動化的關(guān)鍵，也是難點所在。

1  加氯工藝現(xiàn)狀

  目前，我國一些大型水廠的加氯設(shè)備和儀表都是從國外引進(jìn)的，投加氯氣控制嘗試采用簡單的復(fù)合環(huán)控制方式，因為不同的原水，甚至飲用水水源保護(hù)區(qū)總體水質(zhì)較差且普遍污染嚴(yán)重，所以水質(zhì)的波動性較大，使得精確地檢測水質(zhì)和自動投加的液氯量變得難以實現(xiàn)和效果不佳。所以最后大部分水廠還是根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)，采用人工方式來調(diào)節(jié)閥門開度以決定投加量。

2加氯工藝介紹

  由于原水污染嚴(yán)重，水廠采用濾前和濾后兩次加氯的方式。前加氯環(huán)節(jié)中投加的氯氣相對比較少，而經(jīng)混凝、沉淀、濾池過濾后水中幾乎沒有余氯，所以前加氯對出廠水的余氯基本沒有影響；濾后加氯主要是補充第一次原水加氯后余氯的不足，保證管網(wǎng)末梢的余氯達(dá)到指標(biāo)，因此后加氯尤為重要。本文中所提到的加氯系統(tǒng)沒有特別強調(diào)的都是指濾后水加氯。

在濾后水加氯工藝中，存儲在氯瓶中的液氯經(jīng)過管道送入液氯蒸發(fā)器，經(jīng)過濾除去氯氣中的雜質(zhì)，然后到達(dá)自動加氯機(jī)，在投加點利用水射器進(jìn)行氯氣投加。加氯工藝過程如圖1所示。

3控制方案的選擇

3.1加氯系統(tǒng)控制對象的數(shù)學(xué)模型

由于影響水廠加氯的因素多，尤其存在很多不可測量因素，因此其精確的數(shù)學(xué)模型是無法建立的。加氯機(jī)根據(jù)流量比例來控制投加的氯氣量，可近似認(rèn)為是比例環(huán)節(jié)與一階慣性環(huán)節(jié)的組合，在清水池中氯水混合的反應(yīng)可看作為比例環(huán)節(jié)、一階慣性環(huán)節(jié)與純滯后環(huán)節(jié)的組合。鑒于上述情況，可以近似地認(rèn)為水廠加氯控制系統(tǒng)是由兩個一階慣性環(huán)節(jié)和一個純滯后環(huán)節(jié)組成的，其傳遞函數(shù)為：

其中：K為比例環(huán)節(jié)放大系數(shù)；T1、T2分別為兩個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)；r為延遲環(huán)節(jié)的時間常數(shù)。

  用該模型可以比較好地描述控制對象，但是這只是工程上的近似，若要獲得精確的數(shù)學(xué)模型幾乎不可能，它必定是一個高階系統(tǒng)，且系統(tǒng)參數(shù)是隨時間、外部干擾等因素的變化而變化的。

3.2  水廠加氯控制系統(tǒng)的模糊控制設(shè)計

  由于水廠加氯控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，很難建立精確的被控對象的數(shù)學(xué)模型，若能設(shè)計出一種模糊控制器，從輸入量精確值到輸出量精確值可以用一個數(shù)學(xué)表達(dá)式來表達(dá)，則系統(tǒng)運行時只需要在線調(diào)整某些參數(shù)即可。在這種設(shè)想下提出了帶模糊增益的PID控制器。

考慮到系統(tǒng)的控制精度和控制算法，結(jié)合水廠加氯系統(tǒng)自身的特點，要保證出廠水的余氯達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，我們把余氯值的偏差及余氯值偏差的變化確定為模糊控制器的輸入變量，這樣選擇即提高了控制的精度，又不至于因為控制規(guī)則復(fù)雜而使得其難以實現(xiàn)。把實際輸出的余氯值量作為輸出變量。帶有模糊增益PID控制的水廠加氯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中，r(t)為余氯給定值，c(t)為余氯測量值，e(t)為余氯偏差值，e。為余氯的偏差變化率，E為模糊余氯偏差，Ec、為模糊余氯偏差變化率，AK，、AK,、AK。分別為模糊比例、積分、微分環(huán)節(jié)增益系數(shù)，Ku為比例系數(shù)，u(t)為控制器控制量，相當(dāng)于輸出給加氯機(jī)加氯量的電流值。

  帶模糊增益PID控制器由通用的PID控制器和模糊控制器兩部分組成。而模糊控制器的輸入變量為E和E。，，輸出變量有3個，分別是AKP、AKi、AKD。

4設(shè)計水廠加氯系統(tǒng)的模糊PID控制器

  模糊增益的PID控制參數(shù)整定的思想就是先找出余氯偏差E和偏差變化率E。、與AKP、AK/、AKD三個參數(shù)之間的模糊關(guān)系，然后根據(jù)模糊控制規(guī)則在線校正AKP、AKi、AKr三個參數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)控制目的。

  在加氯系統(tǒng)中，若取輸入量余氯偏差E和偏差變化率Ec、的基本論域分別為[-0. 12，0.12]、[-0. 02，0. 02]，其模糊子集的論域為[-6，6l;取輸出變量AKP、AKi、AKD的基本論域分別為[一6，6]、[一0. 06，0.06]、L一3，3]，其模糊子集的論域為[-6，6]。將余氯變化E和余氯變化率Ec，以及輸出量AKP、AKi、AKD模糊子集均設(shè)為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB)，即{負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}；模糊變量的隸屬度函數(shù)選用MATLAB默認(rèn)的三角型( trimf)隸屬函數(shù)。

參數(shù)△KP、AKi、AKo調(diào)整規(guī)則如表1、表2、表3所示。

  參數(shù)△K，、AKi、AKD由余氯變化E和余氯變化率Ec，根據(jù)一組模糊規(guī)則決定：

  If E是A，和Ec、是B，，then AKP是C．，AKi是D：，AKD是E，（I=1，2，…，M）。里A，、B，、C，、D，和E：是在相應(yīng)子集上的模糊集合。

取E、Ec，、AKP、AKi、AKo的比例因子分別為Kr:一50、K=300、K△K，=1、K△K，一0.01、K△K，，-0.5，初始值分別為KP。-30，Ki。-0.3、K D。一5。階躍輸入信號為0. 55 mg/L，采樣時間為1 s，并在330 s時，加入0. 05 mg／l的干擾信號，分別用常規(guī)控制算法和模糊增益PID控制方式進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果如圖3所示。

5  仿真結(jié)果分析

從仿真曲線可以看出：與常規(guī)控制比較，模糊增益調(diào)整的PID控制器的參數(shù)可以在線調(diào)整，使系統(tǒng)響應(yīng)的反應(yīng)時間加快，調(diào)整時間短，超調(diào)量小，響應(yīng)曲線平穩(wěn)，具有較強的魯棒性；出現(xiàn)干擾時，具有模糊增益的PID控制器使系統(tǒng)偏離穩(wěn)態(tài)值較小，且更快地再次進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。

6摘要：加氯消毒過程具有大延時、大滯后、時變等特性，且干擾多，要實現(xiàn)對其良好的控制比較困難。采用模糊控制算法改進(jìn)常規(guī)PID控制器，使PID參數(shù)的整定不依賴于對象數(shù)學(xué)模型，并且參數(shù)能夠在線調(diào)整，滿足實時控制的要求，實現(xiàn)了較好的余氯控制效果。