自來水廠出水濁度的前饋反饋智能控制
朱學(xué)峰1，劉桂香1，陳菊1，李展峰2，鄒振裕2，羅永恒2，徐廷國2
（華南理工大學(xué)自動化學(xué)院，廣東廣州51061；2佛山沙口水廠，廣東佛山510000)
摘 要：針對國內(nèi)大多數(shù)水廠都是手動控制加藥，對水量大幅度變化或者遇到暴雨天氣
使得濁度變化劇烈時難以準(zhǔn)確控制投藥量的問題，提出了采用無模型控制器的前饋一反饋方案來對水廠投藥過程進行控制。它針對上述問題進行有效的控制，達到對原水濁度劇烈變化時能實時且有效控制出水濁度，使出水達到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并能節(jié)約成本。無模型控制器買時控制能保證加藥量既不會浪費也能控制水質(zhì)到水廠規(guī)定的濁度值，其晟好的魯棒性及快速性，表明了其在水廠智能加藥控制過程中的可行性。
關(guān)鍵詞：無模型自適應(yīng)控制器；前饋控制
中國分類號：tp 27 文獻標(biāo)識碼：a
l引言
城市供水足現(xiàn)代化城市建設(shè)的一個重要方面，為了提高供水質(zhì)量，保持水質(zhì)穩(wěn)定，節(jié)省資源，降低成本，國內(nèi)各大水廠都在努力改進凈水工藝，改造工藝設(shè)備，提高水處理過程的科技含量和自動化水平�；炷恋磉^程加礬控制自動化是各大水廠期盼的一個目標(biāo)，也是專家們一直在研究的一個課題，希望能找到一種方法：能直接以沉淀池出口水濁度實測值為控制目標(biāo)，并以該實測值為負(fù)反饋閉環(huán)自動控制加礬量。因此，實現(xiàn)混凝投藥的自動控制可以穩(wěn)定出廠水水質(zhì)，降低制水成本，減輕工人勞動強度，是一個十分值得研究和推廣的技術(shù)。
2水廠常規(guī)處理工藝流程
原水經(jīng)泵房抽入水廠進水管道，將配制好的混凝劑礬液加入進水主管道，與原水混合后流入沉淀池，礬液在水中流動擴散形成礬花，將水中的膠體微粒和雜質(zhì)等懸浮物凝聚沉淀，降低水的混濁度，提高水質(zhì)，礬花在水中凝聚沉淀的反應(yīng)時間大約為20~ 30 min，各個自來水廠沉淀池的出口濁度一般一定的標(biāo)準(zhǔn)，一般要低于3 0 ntu。
城市供水現(xiàn)在的投藥是自動投藥和人工修正相結(jié)合的方式進行控制，控制方式是開環(huán)控制。主要依賴于人的經(jīng)驗，對不同情況下的投藥量進行設(shè)定。為了保證出水水質(zhì)滿足要求，投藥量往往是過量的，產(chǎn)生了浪費。
在工藝條件一定的情況下，若混凝劑投量偏少，膠體雜質(zhì)達不到應(yīng)有的脫穩(wěn)程度，混凝效果不好，相反，若投加量過多，膠體表面吸附過量的反電荷，膠體發(fā)生再穩(wěn)定而不能凝結(jié)，反應(yīng)同樣不理想�；炷齽┩都拥匠恋沓爻鏊疂岫劝l(fā)生變化需要較長的時間，混凝劑的投加量除取于原水流量和濁度外，還受水溫、ph、水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)等因素的影響。
在一定的工藝條件下，混凝劑的投加量直接決定混凝沉淀效果，但水處理的混凝加藥過程是一個大滯后的過程，用一般的控制器進行反饋控制比較困難。因此，本文采用了博軟公司開發(fā)的mfa進行反饋和前饋一反饋結(jié)合的方法來進行控制。
3控制器的選擇一無模型控制器
在沙口水廠中試基地的加藥控制中，采用了cyhocon（博軟）公司的無模型控制器mfa�；跓o模型自適應(yīng)控制技術(shù)的cybocon控制器是“即插即用”式的單變量和多變量控制軟件，可對簡單或復(fù)雜的工業(yè)過程控制進行自適應(yīng)控制。由于本被控對象具有大慣性、大時滯、時變性、非線性和強干擾等特點，而無模型控制器又具有如下特性：
①使用cybocon控制器時候，不需有精確的過程定量知識。
②系統(tǒng)中不存在辨識機制或辨識器。
③無需對某個特定環(huán)節(jié)進行控制器設(shè)計。
④不需對控制器參數(shù)進行復(fù)雜的人工整定；只要選擇相應(yīng)的控制器并簡單地設(shè)定控制器參數(shù)就可以將mfa控制器投入使用。
⑤即使過程的動態(tài)特性有較大變化，也不需要重新調(diào)整參敬就可以基本保持較好的控制質(zhì)量。
⑥同時，可以在控制器里面很方便地進行組態(tài)組成串級控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)等，而不需要再有額外的其他控制器設(shè)施。
因此，它的反饋控制能保證對象時變或者存在干擾時控制的效果；它的前饋能保證控制的及時性，前饋反饋結(jié)合在一起組成的復(fù)合控制則能解決上面水廠出水濁度控制上存在的困難。
4混凝加藥過程對象特性的確定
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