基于模糊PID控制策略的污水处理自动化监控系统的研究

【摘要】：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。 【关键词】：模糊控制 遗传算法 PID控制 污水处理
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X703
【目录】：

• 第一章 绪论7-13
• 1.1 污水处理自动化监控系统的国内外发展概况7-9
• 1.2 污水处理自动化监控的特点及其技术背景9-11
• 1.3 课题的来源、目的及课题所研究的主要内容11-13
• 第二章 城市污水处理基本原理13-18
• 2.1 城市污水处理的基本方法和原理13-14
• 2.2 深圳市滨河污水处理工艺系统简介14-18
• 第三章 污水处理的模糊控制算法设计及仿真18-38
• 3.1 PID控制理论基础18-20
• 3.2 模糊PID控制的理论基础及其控制器的设计20-26
• 3.3 PID算法、常规模糊控制算法及模糊PID算法的仿真研究26-38
• 第四章 基于遗传算法的模糊PID智能控制系统38-53
• 4.1 遗传算法的基本原理38-43
• 4.2 遗传算法设计最优模糊控制器43-44
• 4.3 遗传算法对溶解氧浓度控制系统的优化仿真44-53
• 第五章 污水处理计算机监控系统的软硬件实现53-75
• 5.1 污水处理监控系统的系统分析53-55
• 5.2 污水泵站控制的软硬件实现55-69
• 5.2.1 污水泵站控制系统硬件方案55-61
• 5.2.2 污水泵站控制系统软件实现61-69
• 5.3 鼓风曝气控制的软硬件实现69-75
• 5.3.1 曝气过程节能分析69-71
• 5.3.2 曝气过程控制系统硬件方案71-72
• 5.3.3 曝气过程控制系统软件实现72-75
• 总结75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间参加科研项目与发表的学术论文目录83

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