基于模糊PID控制的SBR污水處理系統(tǒng)

【摘要】： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,環(huán)境污染已成為我們不得不面對(duì)的問題,在國(guó)家提出“兩型社會(huì)”的背景下,環(huán)境治理特別是污水處理更是我們的重中之重。SBR法(間歇式活性污泥法)是一種比較先進(jìn)的污水處理工藝,實(shí)施SBR工藝的關(guān)鍵在于其自動(dòng)控制系統(tǒng),但是SBR處理過程比較復(fù)雜,仍存在一些未解決的問題,因此對(duì)SBR污水處理工藝的控制問題的研究有非常重要的意義。 溶解氧(DO)濃度能夠反映出水體受到的污染,特別是有機(jī)物污染的程度,它是水體污染程度的重要指標(biāo),也是衡量水質(zhì)的綜合指標(biāo)。SBR污水處理中的生化反應(yīng)過程呈現(xiàn)嚴(yán)重非線性、滯后性以及不確定性等特點(diǎn),而溶解氧濃度控制又是污水生化處理過程中非常重要的,對(duì)其進(jìn)行有效的控制非常困難。將模糊控制和PID控制兩者結(jié)合起來,就能更好地適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條件的變化。采用模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng),在隨機(jī)的環(huán)境中可以在線調(diào)整PID控制的參數(shù),在被控對(duì)象存在擾動(dòng)情況下控制系統(tǒng)仍然保持良好的性能。 本文在對(duì)污水處理DO控制過程進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合模糊控制的智能性與常規(guī)PID控制的可靠性,設(shè)計(jì)了一種模糊自適應(yīng)PID控制器,采用模糊推理的方法實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的在線整定。DO模糊自適應(yīng)PID控制器以S7–224 CPU為核心,整個(gè)控制系統(tǒng)主要包含PLC、溶解氧檢測(cè)儀、變頻器和風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)DO的數(shù)據(jù)采集、模糊自適應(yīng)PID控制算法、在線自動(dòng)控制以及與上位機(jī)監(jiān)控中心串行數(shù)據(jù)通信等功能。 仿真結(jié)果和實(shí)際應(yīng)用表明,采用自適應(yīng)模糊PID控制器后,控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快,超調(diào)量減小,過渡過程時(shí)間大大縮短,振蕩次數(shù)少,具有較強(qiáng)的魯棒性和良好的穩(wěn)定性,是一種較為理想的智能性控制方案。利用模糊控制策略對(duì)變頻器進(jìn)行控制后,整個(gè)系統(tǒng)污水處理效果良好,具有顯著的節(jié)能效果,減少鼓風(fēng)機(jī)的磨損,延長(zhǎng)使用壽命,顯著提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。 【關(guān)鍵詞】：間歇式活性污泥法(SBR) 溶解氧(DO) 模糊PID PLC
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 本課題的研究意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析9-13
• 1.2.1 污水處理的控制和實(shí)施現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 污水處理控制的相關(guān)技術(shù)10-12
• 1.2.3 模糊PID控制技術(shù)的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題的來源和背景13-14
• 1.4 本文主要工作14
• 1.5 本文基于模糊PID控制的SBR污水處理控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程14-15
• 1.6 本文的組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 相關(guān)理論分析16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 間歇式活性污泥法（SBR）16-19
• 2.2.1 活性污泥法及其工藝介紹16-17
• 2.2.2 間歇式活性污泥法（SBR）介紹17
• 2.2.3 間歇式活性污泥法（SBR）工藝流程及其特征17-18
• 2.2.4 溶解氧（DO）在SBR污水處理中所起的作用18-19
• 2.3 模糊自適應(yīng)PID理論19-23
• 2.3.1 PID控制20-21
• 2.3.2 模糊控制概述21-22
• 2.3.3 模糊自適應(yīng)PID控制22-23
• 2.4 MATLAB及Simulink開發(fā)環(huán)境介紹23-26
• 第三章 模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計(jì)26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 間歇式活性污泥法污水處理的模糊PID控制方法26-27
• 3.3 系統(tǒng)控制對(duì)象分析27
• 3.4 模糊自適應(yīng)PID控制器設(shè)計(jì)27-31
• 3.4.1 在線實(shí)時(shí)模糊自適應(yīng)PID控制方案27-28
• 3.4.2 精確量的模糊化及隸屬度函數(shù)的確定28-29
• 3.4.3 模糊控制規(guī)則29-31
• 3.4.4 PID參數(shù)在線校正31
• 3.5 模糊自適應(yīng)PID溶解氧控制系統(tǒng)仿真31-36
• 3.5.1 控制對(duì)象模型分析31-32
• 3.5.2 模糊自適應(yīng)PID控制仿真32-34
• 3.5.3 仿真結(jié)果及分析34-36
• 第四章 基于模糊PID的SBR污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)36-52
• 4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)36
• 4.2 系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)36-38
• 4.3 系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)38-39
• 4.3.1 自動(dòng)手動(dòng)控制方式功能選擇的設(shè)計(jì)38
• 4.3.2 自動(dòng)控制方案的設(shè)計(jì)38-39
• 4.4 系統(tǒng)相關(guān)儀表的主要功能、硬件接口及信號(hào)采集39-42
• 4.4.1 溶氧表主要功能、硬件接口及信號(hào)采集39-40
• 4.4.2 電磁流量計(jì)主要功能、硬件接口及信號(hào)采集40-41
• 4.4.3 液位計(jì)主要功能、硬件接口及信號(hào)采集41-42
• 4.5 PLC模塊的硬件設(shè)計(jì)42-45
• 4.5.1 PLC CUP介紹及硬件組態(tài)42-43
• 4.5.2 輸入輸出模塊及功能43-44
• 4.5.3 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)44-45
• 4.6 PLC與上位機(jī)WINCC的MODBUS通信的組態(tài)和軟件實(shí)現(xiàn)45-47
• 4.6.1 MODBUS通信協(xié)議介紹45
• 4.6.2 MODUUS 通信組態(tài)45-46
• 4.6.3 MODBUS通信程序?qū)崿F(xiàn)46-47
• 4.7 WINCC上位機(jī)的組態(tài)47-48
• 4.7.1 WINCC上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)47-48
• 4.7.2 WINCC上位機(jī)功能介紹48
• 4.7.3 WINCC監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)48
• 4.8 模糊PID控制規(guī)則在PLC中的軟件程序?qū)崿F(xiàn)48-49
• 4.9 控制系統(tǒng)實(shí)施效果49-52
• 第五章 結(jié)論及展望52-54
• 5.1 工作總結(jié)52-53
• 5.2 本文相關(guān)技術(shù)的未來發(fā)展方向53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 致謝57-58
• 附錄A：研究生期間發(fā)表論文58-59
• 附錄B：研究生期間參加的項(xiàng)目59

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基于模糊PID復(fù)合前饋控制的電腦橫機(jī)定位控制系統(tǒng)    潘海鵬;馮孝燕;蘇良瑤;

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真空差壓鑄造系統(tǒng)加壓模型建立與控制算法設(shè)計(jì)    馬愛清

基于液壓制動(dòng)行星調(diào)速軟起動(dòng)系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)    岳光亮

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基于PJR-2X型噴漿機(jī)器人的開放式算法平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)    劉魯艷

基于模糊控制的余氯實(shí)時(shí)在線檢測(cè)系統(tǒng)研制    李業(yè)鑫

模糊控制技術(shù)在熱風(fēng)爐溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    黃磊

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基于PROFIBUS的污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究    劉均

一種基于FPGA的模糊控制器的研究    賀今朝

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軟開關(guān)點(diǎn)焊逆變電源仿真與試驗(yàn)研究    胡雙平

逆變精密電阻焊電源的研究    唐華

慣導(dǎo)平臺(tái)穩(wěn)定回路的改進(jìn)設(shè)計(jì)研究    王振華

點(diǎn)焊智能控制系統(tǒng)研究    王捷

IGBT雙管模塊驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的研制與應(yīng)用    陳明

模糊PID控制在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用研究    汪璇炫

逆變點(diǎn)焊單片機(jī)控制系統(tǒng)研究    謝紅兵

ABB AC500系列PLC在廣州番禺前鋒凈水廠中的應(yīng)用    黃東波;

智能積分模糊控制在污水處理控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    王珍娟;孔秀琴;

葡萄糖酸鈉生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)構(gòu)建與控制策略研究    董立永

污水處理廠的鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的研究    石瑞貴

三峽—葛洲壩日調(diào)節(jié)模型自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)研究    楊光

磁控濺射多層納米節(jié)能窗膜鍍膜生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的研究    許夫明

仿人控制在污水處理系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用    譚躍海

仿人智能模糊控制在污水處理中的應(yīng)用    吳建輝,章兢,侯慶平

關(guān)于污水處理廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討    周雹

以溶解氧濃度作為SBR法模糊控制參數(shù)    曾薇,彭永臻,王淑瑩,高景峰,李探微

厭氧序批式活性污泥工藝(ASBR)特性研究    傅大放,靳強(qiáng),周培國(guó),周學(xué)峰,馬運(yùn)才

用化學(xué)法強(qiáng)化生物除磷的優(yōu)化控制    施漢昌,柯細(xì)勇,徐麗婕

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厭氧—SBR工藝處理畜禽廢水    林偉華,蔡昌達(dá)

生物電極脫氮工藝的在線模糊控制研究(一)    彭永臻,王淑瑩,周利,黑田正和,許燕青

混凝劑加注量的自動(dòng)控制新方法    宋啟敏,陸明剛,義泳,丁云鶴

基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人口發(fā)展模型的自動(dòng)選擇    馮玉強(qiáng);黃梯云;

河流水質(zhì)1號(hào)模型探討    向力;楊幸;曹海彬;

低溶解氧下生物膜反應(yīng)器的亞硝化研究    鄭贊永;胡龍興;

前置反硝化生物脫氮工藝實(shí)現(xiàn)亞硝酸氮積累的試驗(yàn)研究    吳學(xué)蕾;陳倫強(qiáng);彭永臻;王亞宜;王璞;

地浸采鈾工藝中高濃度溶解氧測(cè)定方法研究    焦學(xué)然;吳俊峰;孫占學(xué);史維浚;陶峰;

梅特勒O_2-Sensor溶氧電極在青霉素G發(fā)酵過程中的應(yīng)用    趙麗麗;李鶴;

松花江同江斷面溶解氧含量的相關(guān)分析    姜希敏;陳家厚;

溶氧電極在青霉素G發(fā)酵過程中的作用    孫貴新;

工程菌Ec108(pPAHD1)青霉素?；副磉_(dá)水平的研究    楊秀琴;張賀迎;吳經(jīng)才;

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礦井水井下處理與復(fù)用技術(shù)研究    邵立南

含高濃度鐵錳及氨氮的地下水生物凈化效能與工程應(yīng)用研究    曾輝平

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深圳河及沿岸污水處理廠典型雌激素微生物轉(zhuǎn)化研究    王凌云

基于Grails+Spring+Hibernate框架的水體溶解氧檢測(cè)分析設(shè)計(jì)    李夢(mèng)飛

水產(chǎn)養(yǎng)殖溶解氧監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    朱亞明

基于GSM技術(shù)的魚塘溶解氧無線檢測(cè)與控制系統(tǒng)研究    李鑫

波浪作用下水體復(fù)氧行為特性研究    王樂

基于嵌入式Internet大面積水域溶解氧含量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究    吳書淵

靜水壓和溶解氧對(duì)沉積物多相界面氮及有機(jī)物循環(huán)轉(zhuǎn)化的影響研究    楊鳳英

基于FPGA的SBR法溶解氧（DO）模糊監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)    沈淑鴻

污水處理過程溶解氧濃度的滑?？刂蒲芯?nbsp;   張巧玲

基于人工智能的污水處理溶解氧濃度建模與控制    鄭翠翠

活性污泥法污水處理中溶解氧濃度和硝態(tài)氮去除的控制    王大曉