污水處理過(guò)程PLC模糊控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
3 plc模糊控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1 應(yīng)用背景
實(shí)際上，工業(yè)污水中有機(jī)物的濃度隨時(shí)間而變化，若呆板地按照固定的時(shí)間來(lái)控制sbr污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行，既浪費(fèi)能源又易發(fā)生污泥膨脹，而且若時(shí)間設(shè)置不當(dāng)還將影響處理效果。
近年來(lái)，由于模糊控制學(xué)科的迅速發(fā)展，已有大量將模糊邏輯控制技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人控制以及智能儀表和家用電器領(lǐng)域的實(shí)例。模糊控制器是一種基于模糊控制規(guī)則的控制器，而這種模糊規(guī)則就是人們對(duì)實(shí)際受控制過(guò)程的歸納以及經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。
目前，許多污水處理工廠在實(shí)際應(yīng)用中還不能實(shí)時(shí)檢測(cè)各種污水指標(biāo)，只是采用時(shí)間程序控制，所以影響了控制效果以及污水處理能力。然而由于市場(chǎng)上化學(xué)需氧量cod濃度在線檢測(cè)儀的出現(xiàn)，我們可以將cod濃度作為重要的工藝參數(shù)，組成基于plc的sbr污水處理模糊控制系統(tǒng)。
3.2 plc模糊控制器的優(yōu)點(diǎn)
由于sbr法污水處理系統(tǒng)本身是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型難以精確確定。化學(xué)需氧量cod是一個(gè)重要的參數(shù)，其在線檢測(cè)有一定的滯后?；趐lc的模糊控制方案不需要確定控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，而是根據(jù)控制規(guī)則決定控制量的大小，這種方法可以使這個(gè)反應(yīng)過(guò)程的cod處于合適的范圍。這樣，系統(tǒng)就可以通過(guò)在線檢測(cè)cod的濃度值來(lái)調(diào)節(jié)曝氣量，以保證出水質(zhì)量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
4 plc模糊控制器的設(shè)計(jì)
模糊控制器包括輸入量模糊化、模糊推理和解模糊三部分。e和ex分別為e和ex模糊化后的模糊量，u為模糊控制量，u為u解模糊化后的精確量。
曝氣裝置模糊控制器的輸入量為曝氣池中cod達(dá)標(biāo)值與測(cè)量值的誤差e及誤差變化率ex，輸出量為曝氣機(jī)曝氣增量u，其框圖如圖1所示?？刂破鞫〞r(shí)采樣cod值和cod值變化率，并與達(dá)標(biāo)值比較，以此得出cod值誤差e及誤差變化率ex，并以此作為plc控制器的輸入變量，這樣模糊控制器的輸出就可控制曝氣機(jī)閥門的開(kāi)度了。
4.1 輸入模糊化
在模糊控制器設(shè)計(jì)中，設(shè)e的詞集為［nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb］，論域?yàn)椋?6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6］；ex和u的詞集為［nb，ns，zo，ps，pb］，論域?yàn)椋?6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6］；e（k）=cod（k）-cod0，cod（k）=e（k）-e（k-1），其中cod0表示達(dá)標(biāo)值。
先將e，ex和u模糊化，再根據(jù)cod值的控制經(jīng)驗(yàn)可得變量e，ex和u的模糊量化表。由于篇幅所限，變量e，ex和u的賦值表予以省略。
4.2 模糊控制規(guī)則
通過(guò)總結(jié)污水處理過(guò)程中cod手動(dòng)控制經(jīng)驗(yàn)，得出模糊控制規(guī)則，如表2所示。
根據(jù)控制規(guī)則表，可得到35條模糊控制規(guī)則。舉例如下：
● 當(dāng)cod誤差和誤差變化均為負(fù)大時(shí)，cod值小于達(dá)標(biāo)值cod0，應(yīng)減少曝氣量，所以u(píng)取nb，曝氣機(jī)全關(guān)；即控制規(guī)則為if
e=nb and ex=nb then u=nb；
● 當(dāng)cod誤差是負(fù)大，誤差變化為正大時(shí)，曝氣機(jī)開(kāi)度不變；即控制規(guī)則為if e=nb and ex=pb then u=zo。
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