随着现代控制理论的发展和多年的实践摸索,先进控制技术已经成熟,而预测控制策略因其预测模型、滚动优化、反馈校正三大特征符合工业过程控制的实际需要,尤其是对无法准确建立数学模型的现代工业更为适用,故成为当代的研究热点。污水处理系统是一个复杂的时变动态过程,有多个控制回路,具有很强的非线性、紧耦合、大滞后,传统的PID控制算法很难使之达到理想的控制效果。在对国内外污水处理厂控制现状、发展趋势分析的基础上,对污水处理应用先进控制进行深入研究,不仅具有学术研究价值,而且具有一定的经济效益和社会效益。本文是基于先进控制算法在污水处理系统中的设计和开发,对预测控制中的动态矩阵控制(DMC)进行了研究。 目前,国内外学者对A~2/O工艺的研究主要还是集中在机理的分析上,基于ASM2模型的A~2/O控制的研究还很少,虽然A~2/O能达到脱磷除氮的效果,但预测控制在这工艺的研究进展缓慢,所以有必要在机理研究的基础上,通过ASM2模型对A~2/O进行建模并对污水水质进行控制,达到更好的控制效果。 本文的主要研究内容包括: 1、在阅读大量文献的基础上,从先进控制理论的发展历程入手,对预测控制的基本思想和发展状况进行了综述性描述,并概述性的介绍了污水处理控制和污水处理模型的发展现状。 2、详细讨论了活性污泥A~2/O工艺的原理和过程,分析了ASM2模型的各个组分以及响应反应速率的推导过程,并对A~2/O过程中的厌氧池、缺氧池、好氧池建模,得到反应输入输出的数学模型。 3、在污水处理优化控制部分,采用动态矩阵控制算法。在算法中,通过选择溶解氧,污泥回流比作为控制输入,以总氮,总磷为控制对象,进行MATLAB仿真观测输出效果。 4、利用VB6.0编制了污水处理软件,并利用DDE技术实现了与MATLAB的链接,从而实现了污水过程数据处理、控制及输出的可视化。通过对系统进行调试和