基于模糊PID控制策略的污水处理自动化监控系统的研究

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本文以成都中工科技有限公司的“深圳滨河污水泵站自动化监控系统的改造项目”为基础,根据污水处理厂的实际应用需要,综合对比了国内污水处理厂自动化监控系统的几种常用形式,提出了以以太网和现场总线(CCLINK总线)为网络连接方式的IPC+PLC分布式控制系统方案。 首先,针对鼓风曝气过程的大滞后、非线性和时变等特点,以溶解氧浓度DO作为控制对象建立数学模型,利用模糊PID控制策略对其进行控制,并通过MATLAB仿真与PID控制和常规模糊控制策略的运用结果进行对比。 其次,由于固定的模糊PID控制参数无法保证在各种工况下对DO的控制效果,因此利用遗传算法来自动优化设计模糊PID控制器的几个关键参数:隶属度函数、模糊控制规则表及比例因子,然后对其进行了MATLAB仿真,并与基于遗传算法的PID控制和常规模糊控制策略的仿真结果进行了对比。 最后,以降低能耗、节约人工、提高水质及大功率设备的保护和合理配置为目标,选用三菱公司的QPLC和FXPLC分别构建了污水处理厂泵站和曝气系统的自动化监控系统,并详细阐述了整个污水处理监控系统的硬件配置以及PLC监控系统的软件流程图。其中泵站部分的监控系统已经正式投入运行并取得了良好的运行效果。
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