【文章內(nèi)容簡介】 控制器設(shè)計；3） 控制律結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)少且不需要人工整定；4） 閉環(huán)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性判據(jù)?？偟膩碚f，MFAC算法就是由泛模型（1）式的估計算法和控制算法在線交互進行、而組成的。當(dāng)經(jīng)過估計值以后，即可以用控制律把系統(tǒng)進行反饋控制，控制的結(jié)果將進行一組新的觀測數(shù)據(jù)，在已有的數(shù)據(jù)中添加這一組新的數(shù)據(jù)，用特征參量進行估計。如此下去，就可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制。 無 模 型 控 制 律 的 設(shè) 計 途 徑無模型控制方法的核心是無模型控制律,它的設(shè)計途徑由以下兩部分構(gòu)成:①用建模與控制一體化途徑設(shè)計無模型控制律的基本形式 依據(jù)建模與自適應(yīng)控制的一體化途徑，可得到模型未知系統(tǒng)S的建模與反饋?？刂埔惑w化途徑的框架如下:(1)依據(jù)觀測數(shù)據(jù)和泛模型 )]1()[()1( ????kukyk??利用適當(dāng)?shù)墓乐捣椒?得到 的估值 (2)尋求 的向前一步的預(yù)報值 ,一個簡單的方法就是取 1)( 2)(?9= 在尋求控制律時 ，依據(jù)泛模型導(dǎo)出控制律，我們把它記成， 1)(k?2 )|(|/)]([)() 201kakyuk ????????（3）把控制律作用于系統(tǒng)得到新的輸出，于是得到了一組新的數(shù)據(jù) ,。)}(,2({y在這組新數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重復(fù) （1） ， （2） ， （3） 。即可又得出新的數(shù)據(jù) ,如此繼續(xù)下去?？梢宰C明 ，只要系統(tǒng)S滿足一定的條件，在)(,(?ku這種手續(xù)的作用下系統(tǒng)S的輸出 將逐漸地逼近 。)(kyy把控制律稍加改寫就可得出無模型控制律的基本形式： （3）)|(|/)]([)()1() 201kakuk ????????在控制律（3）中，控制參數(shù) a是一個小正常數(shù) 。它的存在避免了分母為0 , 是特征參量 的估值，A而且是非負的參數(shù)。1)(k?)( ②用功能組合途徑設(shè)計出無模型控制律的一般形式 無模型控制律的一般形式是：= + 1?k? [ +nk1Y?,mU, , ) ]/ )(ku)?)(?)(0y?D?k) 2||a??其中 部分是一個適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),它表示控制律的功能組合,而(.Dnk1Y? = { )(,.1(nky? mU = 。 ),.mu10其中,A 和 θ 是無模型控制器的組態(tài)參數(shù)。構(gòu)成途徑是：（1）以被控對象對控制方法的功能要求為導(dǎo)向,把一切可能的這種功能尋求出來,并盡可能的分解成最單一的功能稱為原功能或功能元。（2）把可能用算法表示的原功能用算法表示，實踐證明，絕大多數(shù)的功能元 ,都能用算法表示，例如離散時間。調(diào)節(jié)器的遞推形式就包含了三個功能元。（3）所有功能單元構(gòu)成的集合記作 E，并稱其為功能空間。 ),(1kUYDmnk??就是定義在上 E 的適當(dāng)?shù)暮瘮?shù), 是該函數(shù)所含的參數(shù)向量。? 從理論上可以證明無模型控制律的基本形式在滿足不太苛刻的條件下具有很好的收斂性質(zhì)。由基本控制方法和組合控制方法組成無模型控制方法。依據(jù)無模型控制理論方法研發(fā)設(shè)計出了四類無模型控制方法,這四類無模型控制方法基本上覆蓋了過程控制現(xiàn)場出現(xiàn)的各種難控現(xiàn)象，使得相應(yīng)的問題迎刃而解,它們是、大時滯、強干擾系統(tǒng)的無模型控制方法、強耦合系統(tǒng)的無模型控制方法高階非線性大時滯系統(tǒng)的無模型控制方法、時變系統(tǒng)強制穩(wěn)定的無模型控制方法。 11 第 2章 污水處理工藝流程 序批式活性污泥法（SBR）工藝簡介 SBR 國 內(nèi) 外 發(fā) 展 及 應(yīng) 用 概 況（SBR）工藝的發(fā)展序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor,縮寫為SBR）以其獨特的優(yōu)點，近年來在世界各地得到發(fā)展。人們對它的研究逐漸增多，在20世紀80年代，國外對其研究進入了工業(yè)化生產(chǎn)階段。20世紀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，并在實際工程中開始應(yīng)用。最初的活性污泥工藝采用間歇式，稱之為Fillanddraw（充排式）系統(tǒng)。1893年Wardle處理生活污水所采用的就是這種充排式工藝。1914年，Arden和Lackett首次提出活性污泥法這一概念時，采用的也是這種系統(tǒng)。當(dāng)時，他們使用容積為2L 、3L的燒瓶進行試驗研究，將原本與微生物絮體混合，然后進行曝氣，停止曝氣后混合液開始沉淀，最后排除上清液留下的污泥再開始新的處理過程。第一座生產(chǎn)規(guī)模的活性污泥法污水處理廠采用的依然是充排式的運行方式，并且證明可以達到很好的處理效果。隨著技術(shù)的發(fā)展，對SBR的生化動力學(xué)及其在工藝上的優(yōu)越性有了更深的了解。20實際50年代初，美國Hoover及其同事對SBR法處理制酪工業(yè)廢水進行了探索。20世紀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12越深入的研究和越來越廣泛的應(yīng)用。我國于20世紀80年代中期開始對SBR進行系統(tǒng)研究與應(yīng)用。1985年虞壽樞等為上海市吳淞肉聯(lián)廠設(shè)計并投產(chǎn)了我國第一座SBR廢水處理設(shè)施；劉永松等人也展開了對SBR特性的研究；在SBR 的控制技術(shù)方面，哈爾濱建筑大學(xué)的彭永臻等人對SBR反應(yīng)時間的計算機控制參數(shù)進行了研究；天津華北市政工程設(shè)計研究院在SBR的基礎(chǔ)上開發(fā)出了一種稱為DATIAT的新型SBR工藝。隨著SBR在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)SBR專用設(shè)備的研究也取得了長足的進步，開發(fā)出了一系列的設(shè)備。國家環(huán)?？偩诌€把SBR 專用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化和系列化列為“八五”和“九五”科技攻關(guān)項目。目前，SBR 工藝在我國工業(yè)廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，已經(jīng)建立了SBR工藝處理的污水包括：屠宰廢水、苯胺廢水、含酚廢水、啤酒廢水、化工廢水、淀粉廢水等。北京、上海、廣州、無錫、揚州、山西、福州、昆明等地已有多座SBR處理設(shè)施投入運行?？梢钥闯觯琒BR是一種高效、經(jīng)濟、管理簡便，適用于中、小水量污水處理的工藝，具有廣闊的前景。 SBR的工作原理活性污泥法利用微生物去除有機物。首先需要微生物將有機物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水以及微生物菌體，反應(yīng)后需要將微生物保存下來，在適當(dāng)時間通過排除剩余污泥從系統(tǒng)中除去新增的微生物。連續(xù)流程工藝是從空間上進行這一過程的，污水首先進入反應(yīng)池對混合液進行沉淀，與微生物分離后的上清液外排。而SBR則是通過在時間上交替實現(xiàn)這一過程，它在流程上只設(shè)一個池子，將曝氣池和二13沉池的功能集中在該池子上，兼行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機物和固液分離等功能。在SBR的運行中，每個周期循環(huán)過程即進水、反應(yīng)、沉淀、排放和待機都是可進行控制的。每個過程與特定的反應(yīng)條件相聯(lián)系（混合/靜止，好氧/ 厭氧） ，這些反應(yīng)條件促進污水物理和化學(xué)特性有選擇的改變，這些改變使出水得到了完全的處理。 SBR污水處理工藝 SBR 污水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù)，采用優(yōu)勢菌對城市生活污水進行處理，經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車輛等，從而達到節(jié)約水資源的目的。SBR 污水處理系統(tǒng)方案力求達到設(shè)備體積小，性能穩(wěn)定，工程投資少的目的。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。同時，SBR 廢水處理技術(shù)工藝參數(shù)變化大，硬件設(shè)計選型與設(shè)備調(diào)試比較復(fù)雜，采用先進的無模型控制技術(shù)可以提高 SBR 污水處理的效率，方便操作和使用。SBR 污水處理系統(tǒng)分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱以及水泵、羅茨風(fēng)機、電動閥門和電磁閥等部分組成，在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設(shè)置液位開關(guān)，用以檢測水池與水箱中的水位。污水處理的第一階段：當(dāng)污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時，電動閥會自動開起納入污水。當(dāng)污水池納入的污水至正常高水位時，電動閥自動關(guān)閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。14污水處理的第二階段：采用能降解大分子污染物的曝氣法，可使污水脫色、除臭、平衡菌群的 pH 值并對污染物進行高效除污，即好氧處理過程。整個好氧（曝氣）時間一般需要 6～8h。在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動閥門自動關(guān)閉后，排空電磁閥開起，羅茨風(fēng)機延時空載起動，然后排空電磁閥延時關(guān)閉。曝氣風(fēng)機在無負荷條件下起動和停止，能起到保護電動機和風(fēng)機的作用。經(jīng)過 的水質(zhì)沉淀，下達起動 1清水泵指令，將沉淀后的水泵入到清水池。當(dāng)清水池中的水位升至正常高水位時，1清水泵自動停止運行。這時 2清水泵自動起動向中水箱泵水，當(dāng)水箱中達到正常高水位時，2清水泵自動停止運行，這時中水箱內(nèi)的水全部完成處理過程。如上所示，當(dāng)中水箱內(nèi)水位降至低水位時，2清水泵又自動起動向中水箱泵水。當(dāng)污水池中的水位降至低水位時，電動閥門會自動打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復(fù)。 15圖 污水處理系統(tǒng)示意圖 SBR 污水處理技術(shù)針對污水水質(zhì)不同選用生物菌群不同，工藝要求有所不同，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)有參數(shù)可修正功能，以滿足污水處理的要求。 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。 （2）可執(zhí)行手動自動兩種方式，應(yīng)能按照工藝要求編輯程序并可實時整定參數(shù)。（3）為了設(shè)備安全運行，考慮必要的保護措施，如電動機過熱保護、控制系統(tǒng)短路保護等。 控制系統(tǒng)的動力設(shè)備SBR 污水處理系統(tǒng)中所使用的動力設(shè)備（水泵、羅茨風(fēng)機、電動閥） ，均采用三相交流異步電動機，電動機和電磁閥（AC220V 選配）選配防水防潮型。1清水泵：立式離心泵 LS5010A，揚程 10m，流量 29 ，1kW。h32清水泵：立式離心泵 ，揚程 30m，流量 16 ，3kW 。曝氣羅茨風(fēng)機：TSA40， /min。3電動閥：閥體 D97A1X510ZB125mm，電動裝置 LQ201，AC380V，60W。 污水處理電氣控制總體方案說明（1）SBR 污水處理系統(tǒng)控制對象電動機均由交流接觸器完成起、停控制，電動閥電動機要采用正、反轉(zhuǎn)控制。（2）污水池、清水池、中水水箱水位檢測開關(guān)，在選型時考慮抗干擾性能，17選用電極考慮耐腐蝕性。（3）電動閥上驅(qū)動電動機，其內(nèi)部設(shè)有過載保護開關(guān)，為常閉觸點，作為電動閥過載保護信號，無模型控制器控制電路考慮該信號邏輯關(guān)系。（4）1清水泵、2清水泵、羅茨風(fēng)機電動機、電動閥電動機分別采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護，其熱繼電器的常開觸點通過中間繼電器轉(zhuǎn)換后，作為無模型控制器的輸入信號，用以完成各個電動機系統(tǒng)的過載保護。（5）羅茨風(fēng)機的控制要求在無負載條件下起動或停機，需要在曝氣管路上設(shè)置排空電磁閥。（6）主電路用斷路器，各負載回路和控制回路以及無模型控制器控制回路采用熔斷器，實現(xiàn)短路保護。 （7）電控箱設(shè)置在控制室內(nèi)?？刂泼姘迮c電控箱內(nèi)的電器板用 BVR 型銅導(dǎo)線連接，電控箱與執(zhí)行裝置之間采用端子板連接。 污水處理電氣控制原理圖設(shè)計。①主回路中交流接觸器 KMKM