【正文】 以及向所有參考文獻(xiàn)的作者致以謝意。 比如無模型控制部分還存在欠缺， PH 值的變化曲線不是很精確等問題。 系統(tǒng)運(yùn)行曲線如圖 所示 。 31 圖 181。=1，λ =500 000時(shí)改變 PH設(shè)定值后系統(tǒng)的響應(yīng)特性 對系統(tǒng)加入方差為 ,只要稍微的調(diào)節(jié)參數(shù) ? 就可得到如圖 所示的好的控制效果 。系統(tǒng)的參數(shù)選擇為 : a=, b=, V=2L, T=1min, )(tF = 5L/min。 b為堿的濃度 ,單位為 mol/L。又由于反應(yīng)過程一般在大容器中進(jìn)行 , 從中和劑加入到 pH 值變化需要時(shí)間較長 , 這一嚴(yán)重的非線性與時(shí)滯特性給 pH 值控制帶來極大的困難 , 不僅難以控制準(zhǔn)確 , 而且還浪費(fèi)大量中和劑。準(zhǔn)則函數(shù) ( 5) 式中由于項(xiàng) 2~ ))1()(( ?? kk ??? 的引入 , 懲罰了參數(shù) ? 的變化 , 且由于 (5)式中僅考慮了第 k個(gè)采樣時(shí)刻 , 故由準(zhǔn)則函數(shù)推導(dǎo)來的參數(shù)估計(jì)算法應(yīng)具有對時(shí)變參數(shù)的跟蹤能力。將 ( 2)式帶入 ( 3) 式 , 對 )(ku求導(dǎo) , 并令其等于零 , 得 : ])([\)]()1(*)[()1()( 2kkykykkuku k ???? ?????? (4) 其中 k? 是步長序列。此假設(shè)是對系統(tǒng)輸出變化量的限制。 MFA 控制技術(shù)對于 pH加大滯后過程有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢： （ 1） 僅需大致估計(jì) 曲線的折點(diǎn)和滯后時(shí)間，輸入陡峭段和平穩(wěn)段的 Kc， MFA 就可以進(jìn)行有效地控制 （ 2） 有效控制流入速率和 PH值的變化 （ 3） 自適應(yīng)并補(bǔ)償大的增益改變 在一般的應(yīng)用場合使用 MFA（ PH）模塊控制器，利用其默認(rèn)值就可以得到比較穩(wěn)定的投運(yùn)效果。 無模型 自適應(yīng) 控制技術(shù)簡述 無模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制 (MFLAC)在 1993～ 1994 被提出 ,其基本思想是利用一個(gè)新引入的偽梯度向量的概念 , 用一系列的動態(tài)線 性時(shí)變模型 , 包括緊格式、偏格式、全格式線性化模型來替代一般非線性系統(tǒng) , 并僅用受控系統(tǒng)的 I/O 數(shù)據(jù)來在線估計(jì)系統(tǒng)的偽梯度向量 , 從而實(shí)現(xiàn)非線性系統(tǒng)的無模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制。在控制面板上設(shè)計(jì)安裝的電器元件有：控制按鈕、開關(guān)、各色指示燈等。 SBR 污水處理系統(tǒng)有 3kW負(fù)載電動機(jī)一臺，起動電流較大，其余三臺為 ，起動電流較小，而且工藝要求 4臺電動機(jī)單獨(dú)起動運(yùn)行，因此可根據(jù) 3kW 電動機(jī)選擇自動開關(guān) QF脫扣電流 QFI ： AAAII NQF ????? ，選用 QFI =10A 的斷路器。 ①控制電路有電源指示 HL1。 污水處理電氣控制原理圖設(shè)計(jì) SBR污水處理電氣控制系統(tǒng)主電路如圖 。 污水處理電氣控制總體方案說明 （ 1） SBR 污水處理系統(tǒng)控制對象電動機(jī)均由交流接觸器完成起、?？刂疲妱娱y電動機(jī)要采用正、反轉(zhuǎn)控制。 16 第 3 章 污水處理電氣控制部分 污水處理 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 （ 1）控制裝置選用無模型控制器作為系統(tǒng)的控制核心。曝氣風(fēng)機(jī)在無負(fù)荷條件下起動和停止，能起到保護(hù)電動機(jī)和風(fēng)機(jī)的作用。廢水處理過程中環(huán)境溫度對菌群代謝產(chǎn)生的作用直接影響廢水處理效果，因此采用地埋式磚混結(jié)構(gòu)處理池以降低溫度對處理效果的影響。 SBR 的工作原理 活性污泥法利用微生物 去除有機(jī)物。 20世紀(jì) 70年代，美國印第安納州大學(xué)的 Irvine教授對 SBR和連續(xù)流活性污泥處理工藝作了系統(tǒng)的比較研究后，美國、澳大利亞、日本、原聯(lián)邦德國等許多國家和地區(qū)都展開了 對 SBR法的研究和應(yīng)用工作，使 SBR法在世界范圍得到了越來越深入的研究和越來越廣泛的應(yīng)用。 20世紀(jì) 80年代末我國的一些科研單位及大專院校也對其展開了研究，并在實(shí)際工程中開始應(yīng)用。調(diào)節(jié)器的遞推形式就包含了三個(gè)功能元。即可又得出新的數(shù)據(jù))}1(),2({ ?? kuky ,如此繼續(xù)下去。解決了傳統(tǒng)自適應(yīng)控制中的辨識與控制兩者之間的矛盾。這是一個(gè)很重要的參數(shù)，仿真結(jié)果表明它可以改變系統(tǒng)的動態(tài)特性。 (5)組態(tài)參數(shù)在算法中加大算法集成度 ,盡量簡化泛模型的 系統(tǒng)包括無模型控制算法的所有功能 ,對大時(shí)滯、強(qiáng)干擾、強(qiáng)耦 合、時(shí)變、非線性都有很好的控制 7 效果。這恰恰補(bǔ)救了大量國外 產(chǎn)品的不足 ,所以社會效益 ， 經(jīng)濟(jì)效益十分重大。 無模型控制方法的應(yīng)用 無模型控制方法的應(yīng)用方式 ， 目前在工業(yè)生產(chǎn)中 ，自動化設(shè)備主要應(yīng)用的是國外引進(jìn)的集散型計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)和現(xiàn)場總線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 。在應(yīng)用無模型控制方法時(shí) , 根據(jù)被控對象的不同 , 選取不同的功能模塊 “組裝” 起來就行了。 無模型控制方法由兩部分組成 ,即基本的無模型控制方法部分和功能組合控制方法部分。對于經(jīng)濟(jì)尚不夠發(fā)達(dá)而污染急待治理的我國，尤其是對于沒有污水處理的 17000多個(gè)建制鎮(zhèn)，在一段Ⅱ期內(nèi)都具有重要意義。進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代后。另 2 外，還有部分 污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模偏大，過度超前，造成設(shè)施能力部分閑置不能充分發(fā)揮效益。 與國際相比，我國 污水處理率較低，其主要原因是我 國的 污水處理廠建設(shè)滯后。 Adaptation of structure 。建模與控制一體化的手續(xù)，是設(shè)計(jì)出來的控制器具有一定的結(jié)構(gòu)自適應(yīng)性。 I 污水處理過程中 PH 值 的無模型控 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 我國的水資源地區(qū)分布極不平衡，導(dǎo)致許多地區(qū)出現(xiàn)水資源短缺現(xiàn)象。 本次設(shè)計(jì)的這個(gè) 污水處理系統(tǒng)將提高污水處理的質(zhì)量，使排放有害物量較大減少，而且將使操作人員的工作量減少，勞動強(qiáng)度隨之降低，盡量滿足出水水質(zhì)要求。 Application. IV 目 錄 摘 要 .............................................................. I ABSTRACT ......................................................... II 第 1章引言 .......................................................... 1 污水處理研究現(xiàn)狀 ............................................... 1 無模型控制簡介 ................................................. 3 無模型控制方法的定義 ....................................... 3 典型無模型控制方法的簡要綜述 ............................... 4 無模型控制方法的應(yīng)用 ....................................... 5 無模型自適應(yīng)控制（ MFAC）的基本原理 ......................... 7 無模型控制律的設(shè)計(jì)途徑 ..................................... 8 第 2章 污水處理工藝流程 ............................................ 11 序批式活性污泥法（ SBR）工藝簡介 ............................... 11 SBR 國內(nèi)外發(fā)展及應(yīng)用概況 .................................. 11 SBR 的工作原理 ................................................ 12 SBR 污水處理工藝 .............................................. 13 第 3章 污水處理電氣控制部分 ........................................ 16 污水處理電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 .................................. 16 控制系統(tǒng)的動力設(shè)備 ............................................ 16 污水處理電氣控制總體方案說明 .................................. 16 污水處理電氣控制原理圖設(shè)計(jì) .................................... 17 V SBR 污水處理系統(tǒng)電氣工藝設(shè)計(jì) .................................. 20 第 4章 PH 值的無模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................... 22 PH 值的無模型自適應(yīng)控制方案 ................................... 22 無模型自適應(yīng)控制技術(shù)簡述 .................................. 22 無模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制的設(shè)計(jì) .................................... 24 單入單出非線性系統(tǒng)的緊格式線性化 .......................... 24 基于緊格式線性化的無模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制控 .................. 25 基于緊格式線性化的無模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制偽 .................. 26 PH 值控制中的仿真研究及性能分析 ............................... 27 PH 值控制系統(tǒng)模型 ......................................... 27 仿真研究及穩(wěn)定性分析 ...................................... 28 PH 值的控制目標(biāo) ............................................... 32 系統(tǒng)投運(yùn)后的效果 .............................................. 32 第 5章 總結(jié) ........................................................ 33 參考文獻(xiàn) ........................................................... 34 謝 辭 .............................................................. 36 1 第 1 章引言 污水處理研究現(xiàn)狀 我國污水處理面臨著水污染嚴(yán)重， 污水治理起步晚、基礎(chǔ)差、要求高的形勢。據(jù)資料介紹，美國現(xiàn)在平均每 1萬人就擁有 1座污水處理廠，英國和德國每 7000— 8000人擁有 1座污水處理廠。 城市污水處理的主要方法有物理、化學(xué)、物理化 學(xué)和生物方法。一些西方國家污水處理率達(dá)到 90％以上．每年僅有一兩個(gè)城市污水處理廠的建設(shè)項(xiàng)目， 污水處理市場需求萎縮，失去了開發(fā)新工藝的動力。其中以厭氧 好氧生物處理工藝、 流化床和曝氣生物濾 3 池等為代表的低耗、高效工藝有望滿足這一需求。無模型功能組合控制方法部分是用功能組合途徑設(shè)計(jì)的非線性控制方法。顯然 ,這種控制器對被控制對象的適應(yīng)性更強(qiáng)。在應(yīng)用中大部分都沒有收到滿意的效果。 （ 1）無模型控制方法系列產(chǎn)品能夠?qū)Ψ蔷€性、大時(shí)滯、強(qiáng)干擾、時(shí)變及強(qiáng)耦合系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)穩(wěn)定控制。 無模型自適應(yīng)控制（ MFAC）的基本原理 考慮對于任意一步時(shí)滯的離散時(shí)間動態(tài)系統(tǒng) S，設(shè) )}(),1({ kyku ? 和)}1(),({ ?kyku 是系統(tǒng)在相鄰時(shí)刻的兩組觀察數(shù)據(jù)，并假定