本文是以山东中茂圣源纸业有限公司制浆中段废水处理过程DCS项目为应用背景，就曝气池溶解氧（Dissolved oxygen，DO）控制展开理论和应用研究的。制浆中段废水属于中等浓度偏上、可生化性较差的有机工业废水，污染十分严重，需进行有效处理后才能达标排放。本文针对制浆中段废水好氧处理过程存在严重非线性、大时滞等控制难点，提出了一套适合好氧处理过程的曝气池DO专家控制方案，并基于S7-400PLC平台完成了控制系统的实现。实际应用效果表明本文提出的控制策略是有效的。本文主要贡献是：　　 1）曝气池活性污泥系统数学模型的建立　　 在前人研究的基础上，建立以DO值为被控制量，曝气量为控制量的曝气池活性污泥生物处理过程的变参数有界数学模型。对该模型进行稳定性、可控性和可观测性分析，进行状态反馈控制设计以改善模型的性能。　　 2）专家控制策略的研究　　 针对曝气池DO控制的复杂性，提出了将前馈专家控制、PID控制、反馈专家控制算法结合起来实现无扰动切换的专家控制方案。该方案的最大特点是模拟了人类在控制大滞后对象时的基本思路，通过采用软开关自动切换专家控制器以适应DO过程的非线性与时变性。系统误差不大时，采用前馈专家控制器和PID控制策略进行细调；系统误差过大时，采用反馈专家控制器进行粗调，使系统加快向稳态方向靠近。其对应的专家规则是在归纳了现场操作人员的有效经验的基础上，运用模糊思想把这些经验以专家规则的形式表述出来。在此基础上以建立的模型为对象，在Matlab下进行仿真，将DO值调节系统在PID控制回路，与在以前馈专家控制、PID控制、专家反馈控制算法结合的控制回路下的仿真效果进行对比，针对结果进行详细地分析。　　 3）控制系统的实现　　 新的控制方案结合西门子PLC平台进行编程实现，并在山东中茂圣源纸浆有限公司制浆中段废水处理项目中进行现场测试，运行结果证明本论文提出的DO新算法是切实可行的，系统控制性能良好，满足现场控制要求，提高了DO值控制效果，在实际应用中有广泛的推广价值。