随着社会经济的发展,城市污水的产生及其数量在不断的增长,污水处理行业越来越受到人们的重视。目前污水处理多采用生物处理技术,即依靠微生物的生化反应分解污水中的有机物,通过曝气维持生物好氧环境是其中的关键环节,曝气量的多少直接影响到出水水质和污水厂的能耗,所以曝气系统控制的研究具有重要现实意义。本文以污水处理厂生物处理系统为研究背景,深入研究了活性污泥处理工艺中的曝气系统。通过对污水水质指标检测情况的分析,确定了将溶解氧浓度作为曝气过程的控制参数。由于污水输入量为随机变量,其外部环境具有许多不确定因素,如水质、水量、水温等因素的变化,而且微生物生化反应的机理和溶解氧的动态平衡过程非常复杂,滞后时间较长,具有非线性、时变等特点,难以建立精确的数学模型。本文在近似处理和经验数据的基础上建立了近似模型,并结合工艺过程分析了目前大多数污水厂采用的单回路PID和串级PID控制系统。由于模糊控制不依赖于被控对象的精确模型,本文尝试在串级PID控制的基础上引入模糊控制,构成模糊PID控制器来整定曝气系统主控回路的PID参数,这样既保持了PID控制器的结构简单、适应性强的优点,又能在线调整PID控制器的参数,以适应曝气过程模型参数的变化。为了简化模糊控制器初始论域的确定并提高控制精度,又引入了变论域思想,构成变论域模糊PID控制器,对曝气系统进行控制。最后,通过Matlab仿真实验分析了曝气系统变论域自适应模糊PID控制的跟踪性能,结果表明,设计的变论域模糊PID控制器超调量较小,调节时间短,对曝气过程参数变化具有一定的适应能力,抗干扰能力较好,能达到较好的控制效果。