预测控制在污水处理PH值控制中的研究与应用

【摘要】：酸碱中和过程作为污水处理控制问题的关键环节，其控制质量的好坏直接影响污水处理的合格程度。中和过程的PH值是一个具有大时滞、非线性、强干扰的复杂控制对象，应用经典控制理论和现代控制理论等常规控制理论，对其很难建立起精确的数学描述模型。一直以来，人们都尝试着运用新的智能控制方法来解决这一问题，因此对污水处理中PH值控制问题的研究有着重要的理论价值和应用价值。 本论文首先介绍了国内外污水处理自动控制系统的发展状况，特别介绍了我国当前污水处理自动控制系统的现状以及PH值控制所面临的问题。 然后根据污水处理工艺的要求，提出了一套基于ABB公司的AC500PLC及组态王6.53的污水处理控制系统的软硬件设计方案。硬件方面包括电气控制的设计和上、下位机控制系统的设计，以及配电柜、MCC控制柜的设计和安装。软件方面包括上、下位机的软件知识介绍及软件程序编写。 本论文运用了参数辨识方法—渐消记忆递推最小二乘法，建立了PH中和过程的数学模型，研究了PH值控制的智能预测控制策略；设计了基于分段线性化的广义预测控制。该控制算法具有实时性好，可靠性高等特点，实际应用效果良好。 最后，将该预测控制算法应用到污水处理厂PH值的控制系统中。自污水厂投入运行以来，运行状况稳定可靠，提高了PH值的控制精度，经济效益显著，在实际应用中有着广泛的推广价值。 【关键词】：酸碱中和 污水处理 最小二乘法 广义预测控制
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 附表索引10-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题来源和研究意义11-12
• 1.2 污水处理中 PH 值控制的现状与未来12-14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 第2章 污水处理控制系统硬件设计及 PH 中和过程15-25
• 2.1 污水处理原理15
• 2.2 污水处理工艺流程15-16
• 2.3 控制系统硬件设计16-19
• 2.3.1 PLC1 硬件配置与控制项目17-18
• 2.3.2 PLC2 硬件配置与控制项目18-19
• 2.3.3 PLC3 硬件配置与控制项目19
• 2.4 系统控制方式19-20
• 2.5 系统硬件选型20-21
• 2.6 污水处理 PH 中和过程特性21-23
• 2.7 污水处理 PH 值控制分析23-24
• 2.8 本章小结24-25
• 第3章 污水处理控制策略与控制系统设计方案25-37
• 3.1 预测控制算法25-29
• 3.1.1 预测控制算法的产生和发展25
• 3.1.2 预测控制算法的原理和特点25-29
• 3.2 污水处理中 PH 值预测控制系统设计29-35
• 3.2.1 中和过程 PH 值的预测模型29-32
• 3.2.2 PH 值的广义预测控制方案32-35
• 3.3 预测控制方法在污水处理厂中的应用分析35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 控制系统的软件设计37-60
• 4.1 软件开发工具37
• 4.2 上位监控软件设计37-41
• 4.2.1 污水处理厂现场监控画面绘制38-39
• 4.2.2 用户登录和密码保护39-40
• 4.2.3 报警记录功能40
• 4.2.4 趋势曲线功能40-41
• 4.2.5 数据报表设计与数据存储41
• 4.3 上位组态王工程开发41-42
• 4.3.1 新建工程41-42
• 4.3.2 创建画面42
• 4.4 系统网络控制结构42-43
• 4.5 系统通讯配置与实现43-47
• 4.5.1 工控机的网络配置43-44
• 4.5.2 CoDeSys V2.3 编程软件配置方法44
• 4.5.3 OPC 技术及其在系统中的应用44-46
• 4.5.4 组态王 6.53 的对应设置46-47
• 4.6 基于 SIMUlink的控制系统实现47-51
• 4.7 基于组态王 6.53 下的 SQL 技术的具体实现51-56
• 4.7.1 建立数据库51-53
• 4.7.2 数据库的连接与断开53-54
• 4.7.3 建立记录体54
• 4.7.4 存储过程的触发54-56
• 4.8 报表系统56-59
• 4.9 本章小结59-60
• 第5章 结论与展望60-61
• 5.1 结论60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录64-65
• 附录 B 控制算法程序65-67
• 附录 C 日报表存储过程程序67-76

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