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基于模糊推理PID参数自整定在鼓风曝气控制中的应用 ofPID based011 illationforblast Applicationparameterself-tuningfuzzy aeration 牛秦洲，张宗喜 NIU Qin．zhou．ZHANG Zong．xi (桂林理工大学机械与控制工程学院．桂林541004) 摘要：鼓风曝气是影响污水处理厂出水水质和降低能耗的重要部分。由于污水处理过程的非线性、 滞后性和时变性等特点，很难确定溶解氧(DO)的需求量，常规的恒定曝气控制存在着溶解氧 浓度波动大、曝气耗费大、曝气不精确等问题。本文设计了基于模糊推理的PID参数自整定对 鼓风曝气进行实时控制，该控制方法达到了精确、快速和节能的目的。 关键词：模糊推理；溶解氧；PID控制；参数自整定；SIMULINK 009-01 01-04 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1 34(2011)9(下)一01 009-01 Doi：10．3969／J．Issn．134．2011．9(下)．31 0引言 稳定l过小可减少系统的超调量，也会降低系统 目前污水处理方法中，活性污泥法是应用最为 的调节精度，使系统的过渡过程时间延长。 广泛的处理方法之一，该工艺以生化反应池为核心 2)积分环节用于消除系统静差，提高系统无 处理单元。其中，生化反应池中溶解氧浓度的稳 差度，但会使系统响应速度变慢，使超调量变大， 定控制是提高城市污水处理厂生化单元运行效率、 导致产生振荡。加大积分系数I(i有利于减小系统 静差，但会加剧超调量，甚至引起振荡；减小积 保持污水处理厂出水水质达标、降低曝气系统能 耗的必要条件。 分系数有利于系统的稳定，减少系统超调量，但 目前国内污水处理厂对生化反应池鼓风曝气多 对消除静差是不利的。 3)微分环节能反映系统偏差的变化趋势，在 采用人工控制、时间控制或者进水量比例控制，这 些方法不仅消耗大量的人力、物力，而且造成电能 偏差信号变大之前，引入一个早期修正信号，减 的严重浪费。由于污水处理厂的进水水质和水量足 小超调，克服振荡，使系统快速趋于稳定，提高 变化的、随机的，常规P[D控制方法，对系统模型 响应速度。增大微分系数K。有利于加快系统响应， 精确性依赖强，其参数往往整定不良，性能欠佳， 但抑制干扰能力减弱；反之，若Kd分配小，系统 调节过程的减速就会滞后，超调量增加，降低系 但是借助P[D参数的在线模糊自整定，实时修改 P]D参数，就可确保系统在运行过程中始终处于优 统稳定性。可知，对于不同的被控对象只有适当 化状态。鼓风曝气过程采用基于模糊推理P1D参 整定PID的三个参数，才能获得满意的控制效果。 数自整定技术，是污水处理设备智能化的核心单元 1．2基于模糊推理PID参数自整定原则 技术，也是提高污水处理质量和降低能耗的关键技 根据污水处理鼓风曝气控制过程的特点，结 术。从污水处理设备的技术发展进程看，自动化、 合PI