模糊自适应PID控制在污水处理溶解氧控制中的应用

·电气技术与自动化·赵金宪，等·模糊自适应PID控制在污水处理溶解氧控制中的应用MachineBuildingAutomation，Aug2011，40(4):161～164作者简介:赵金宪(1970—)，男，吉林舒兰人，教授，黑龙江科技学院电子信息工程学科带头人，硕士研究生导师，主要从事信号与信息处理、计算机控制技术等方面的研究。模糊自适应PID控制在污水处理溶解氧控制中的应用赵金宪，张志强(黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150027)摘要:为了解决模糊控制中的强化调节作用与静态稳定性之间的矛盾，针对污水处理的控制系统的非线性、大惯性、时变和难以建立精确模型等难点，提出将模糊控制的强鲁棒性和传统PID控制的优稳态特性相结合的思路，设计了模糊自适应PID控制模型。通过MATLAB仿真和实际应用表明，与常规的PID控制相比，采用自适应模糊PID控制后，溶解氧控制系统的响应速度加快，超调量减小，具有更好的控制效果，更强的鲁棒性和抗干扰性。该控制方法在黑龙江科技学院污水处理控制系统中得到了应用并得到了预期效果。关键词:污水处理;溶解氧;PID控制器;模糊控制器;MATLAB仿真中图分类号:TP273+．2文献标志码:B文章编号:1671-5276(2011)04-0161-04ApplicationofFuzzyAdaptivePIDControlinSewageTreatmentDissolvedOxygenControlZHAOJin-xian，ZHANGZhi-qiang(CollegeofElectricalandInformationEngineeringHeilongjiangInstituteofScienceandTechnology，Harbin150027，China)Abstract:Tosolvetheconflictofbetweenstaticstabilityandstrengthenregulationinthefuzzycontrolandaimingatthedifficultiesintheprocessofsewagetreatment，suchasnon-linearity，largeinertia，time-varyingthatitisdifficulttoestablishanaccuratemodel，thispaperproposestheideathattherobustnessoffuzzycontroliscombinedwithsteadystateperformanceofconventionalPIDcontroltodesignofadaptivefuzzyPIDcontrolmodel．ComparedwiththecommonlyusedPIDcontrol，Matlabsimulationandpracticalapplica-tionshowthatthedissolvedoxygencontrolsystemhastheadvantagesoffastresponse，overshootdecreasing，bettercontrolper-formance，morepowerfulrobustnessandanti-interferenceafterutilizingadaptivefuzzyPIDcontrol．ThecontrolmethodisappliedtoSewagetreatmentsystemintheHeilongjiangInstituteofScienceandTechnologyandthedesiredeffectisgot．Keywords:sewagetreatment;dissolvedoxygen;PIDcontroller;fuzzycontroller;Matlabsimulation0引言［1］在水资源日益紧缺的今天，做好城市污水和工业废水的处理和再生利用，有利于保护水环境、保护水源，促进有限的水资源能够可持续开发利用。由于黑龙江科技学院建校在松花江畔，为了减轻和消除水污染对松花江水域造成的不良影响，2003年黑龙江科技学院建设了污水处理站，用来处理和回收利用学院排放的污水。污水生化处理是一个复杂的动态系统，水中溶解氧量是污水处理生化反应过程中一个非常重要的指标参数，它能比较直观、快速地反映整个系统的运行状况。恰当的控制溶解氧含量能够改善污水排放进程状态和系统能源消耗，但是污水处理的溶解氧控制系统的非线性、大惯性、大时滞及时变和难以精确建模等特点，导致污水生化处理中的溶解氧控制不仅是重点问题也是难点问题。黑龙江科技学院污水处理站建设时，国内污水处理工艺的控制水平很低，一般采用手动控制或简单的PID控制