【正文】 出為, ，和氣整定的結(jié)果，即 ()式中，輸出節(jié)點和第三層各節(jié)點相連接的權(quán)矩陣i=1,2,3,由組成。該層中的控制器輸出為： （）， （）其中。e(k)的為控制偏差，e(k1)為(kl)時刻的偏差，e(k2)為(k2)時刻的偏差。本論文采用了增量型式的PID控制算法，其公式為: 網(wǎng)絡(luò)中的第一層和第二層用“if. . . phro語句來相應(yīng)模糊控制規(guī)則的前提，第三層完成模糊推理，第四層給出對應(yīng)于規(guī)則推理的結(jié)論部分則由then . . . part”語句，這樣就完成推理合成，可以進行模糊化運算。(4)控制算法的實現(xiàn)過程 ①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一開始需要完成網(wǎng)絡(luò)初始化的設(shè)定步驟，由每層的網(wǎng)絡(luò)初始化權(quán)值，每層的網(wǎng)絡(luò)基寬對應(yīng)向量，每層的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中心矢量，動量因子以及學(xué)習(xí)的速率這幾部分組成，在該步驟中，將網(wǎng)絡(luò)迭代步驟的初始值設(shè)定為k=1的條件。②通過采樣可以獲得y(k)，r(k)的典型樣本數(shù)值，計算得到e(k)的。③通過采用公式計算模糊RBF的方法來實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層神經(jīng)元的輸入和輸出。PID控制器的輸出通過計算u(k)得到。再進一步將u(k)的值送入到RBF辨識網(wǎng)絡(luò)以及控制對象部分，最后可以產(chǎn)生下一步輸出的控制對象。 RBF辨識網(wǎng)絡(luò)中，首先計算出各層的輸入和輸出，然后就可以辨識出網(wǎng)絡(luò)的輸出內(nèi)容。 ⑤采用修正的RBF計算公式可以辨識網(wǎng)絡(luò)輸出過程中的權(quán)系數(shù)，還有隱層節(jié)點中心矢量，以及隱層節(jié)點基寬參數(shù)，進而修正模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)系數(shù)便可以獲得。 ⑥進一步地，令k=k+1，將返回1，然后繼續(xù)進行。(5)通過仿真方法來實現(xiàn)控制系統(tǒng)本論文采用了工程整定的方法，除鹽水自動加氨過程的數(shù)學(xué)模型可以近似為: 在Matlab中完成數(shù)字仿真工作，其中系統(tǒng)的輸入采用指令信號以及實際的輸出值，采用ZieglerNichols手段完成整定常規(guī)PID控制部分。對于同一個被控對象，本論文中數(shù)字仿真是基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊PID控制算法來進行，學(xué)習(xí)速率公式為 = 、學(xué)習(xí)動量因子公式。采樣的時間間隔取為10s，為了能夠模擬除鹽水流量干擾的影響，當(dāng)采樣時刻為k=100時，一個階躍干擾信號被加入控制系統(tǒng)中。通過采用以上方法，系統(tǒng)仿真對比圖可以得到。圖4. 5 pH值控制系統(tǒng)仿真對比圖利用數(shù)學(xué)工具Matlab自定義的函數(shù)ste ( )，得到常規(guī)Pm性能指標(biāo):, 。在超調(diào)量大于25%，并且峰值時間以及調(diào)節(jié)時間都比較長的情況下是不能夠滿足指標(biāo)的要求的。由以上的仿真結(jié)果，我們可以看到，本論文中的模糊~RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以比較好地解決除鹽水pH控制系統(tǒng)中相應(yīng)問題，比如非線性問題和滯后性問題，系統(tǒng)的響應(yīng)時間有明顯加快的趨勢，此外，超調(diào)量出現(xiàn)明顯減少的趨勢，這些特點比單一Pm方法具有較強的魯棒性和自適應(yīng)性能力，因此，對于在缺乏精確數(shù)學(xué)模型且現(xiàn)場控制時變存在非線性和純滯后工業(yè)過程中，該控制系統(tǒng)能夠比較好的適用。5控制方案實現(xiàn) 5. 1程序塊編程 現(xiàn)場的過濾器全部采用氣動閥門，基本功能相似，所有編制氣動閥門程序塊可以大大減小程序量，并可以減小程序錯誤，提高工作效率。所有的氣動閥門都是直接通過Wincc畫面操作，沒有現(xiàn)場操作箱。當(dāng)Wincc畫面選擇手動時，通過Wincc畫面中的手動“開啟/關(guān)閉”按鈕進行閥門開關(guān)。當(dāng)選擇自動時，閥門將按照自動的流程開關(guān)，當(dāng)達到自動開啟條件時，閥門自動開啟，自動開啟條件消失，閥門關(guān)閉。初始化自動開閥為1開閥指令為1計時2秒開到位自動開閥為0開閥指令為0FM1開閥HMI閉閥故障計時2秒關(guān)到位故障結(jié)束自動5. 1. 2電動閥門程序設(shè)計編程 現(xiàn)場的泵前和泵后閥門都采用電動閥門，電動閥門的操作基本相似。 當(dāng)現(xiàn)場操作箱選擇“就地”后，電動閥門進行就地操作，斷路器合閘，熱繼電器工作正常等條件滿足后，轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“開”位置，閥門開過程，開到位后，停止。轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“關(guān)”位置，閥門關(guān)過程，關(guān)到位后停止:出現(xiàn)故障情況下，閥門停止并出現(xiàn)故障燈顯示。 當(dāng)操作箱選擇“遠程”后，電動閥門由計算機控制。Wincc畫面選擇“手動”，閥門由操作員手動控制，通過Wincc畫面按鈕進行操作開關(guān)。Wincc畫面選擇“自動”，閥門按自動流程開關(guān)。 閥門的開關(guān)過程中，如果長時間開或關(guān)不到位，達到設(shè)定的時間后，閥門將故障報警。 ，其對應(yīng)的程序見附錄25. 1. 3低壓泵程序設(shè)計編程 現(xiàn)場的低壓泵共有16臺，基本功能相似，可以做同一程序塊進行控制。 當(dāng)現(xiàn)場操作箱選擇“就地”后，低壓泵進行就地操作，斷路器合閘，熱繼電器工作正常等條件滿足后，按“啟動”按鈕，泵啟動，接觸器吸合后，泵運行燈亮起。按“停止”按鈕，泵停止運行，接觸器斷開后，泵停止燈亮起。出現(xiàn)故障情況下，泵停止運行并出現(xiàn)故障燈顯示。 當(dāng)操作箱選擇“遠程，后，低壓泵由計算機控制。Wincc畫面選擇“手動，，閥門由操作員手動控制，通過Wincc畫面按鈕進行操作啟停。Wincc畫面選擇“自動”，泵按自動流程開關(guān)。 泵的啟停過程中，如果長時間接觸器不動作，達到1秒后，泵將故障報警。 ，其對應(yīng)的程序見附錄35. 1. 4變頻泵程序設(shè)計編程 現(xiàn)場的變頻泵共有4臺，基本功能相似，可以做同一程序塊進行控制。，其對應(yīng)的程序見附錄40所有的變頻泵都是直接通過Wincc畫面操作，沒有現(xiàn)場操作箱。當(dāng)Wincc畫面選擇手動時，泵由操作員手動控制，通過Wincc畫面按鈕進行操作啟停，并通過輸入頻率來控制泵的轉(zhuǎn)速。當(dāng)Wincc畫面選擇“自動”，泵按自動流程開關(guān)，頻率的變化由流量反饋進行PID控制。結(jié)束初始化就地自動自動開閥條件允許開閥指令計時1分鐘開到位自動開閥條件允許關(guān)閥指令計時1分鐘HMI開閥HMI關(guān)閥故障操作箱關(guān)閥操作箱開閥關(guān)到位故障圖5. 2電動閥門程序流程圖接觸器分初始化斷路器合熱繼電器正常自動啟閥條件滿足就地自動啟動指令計時1秒接觸器合操作箱指令操作箱停止自動停泵條件滿足停泵指令計時1秒結(jié)束HMI起泵HMI停泵故障故障圖5. 3低壓泵程序流程圖自動接觸器合初始化HMI啟泵啟泵指令計時一秒自動頻率設(shè)定頻率輸出HIM停泵停泵指令計時一秒接觸器分故障頻率設(shè)定為0PID整合當(dāng)前頻率圖5. 4變頻泵程序流程圖5. 1. 5電導(dǎo)率控制設(shè)計編程 電導(dǎo)率的控制就是控制濃鹽水排放調(diào)節(jié)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)閥通過HMI選到手動模式時，通過畫面手動設(shè)定閥門開度，當(dāng)選到自動模式時，通過模糊控制器配合BangBang控制策略來對閥門進行控制。首先根據(jù)偏差的模糊量E，確定采樣周期，根據(jù)采樣周期，求得偏差。，將。對時間求導(dǎo)，得到誤差變化量，將模糊化為，同時當(dāng)時，采用BangBang控制策略，否則將e模糊化，得到模糊量E，將E , 根據(jù)模糊控制表，得到模糊量U，將U解模糊得到控制量u，用控制量u程序變換后控制閥門開度。初始化根據(jù)采樣周期求得偏差e閥門開度HMI設(shè)定控制量UBangBang控制自動偏差將e模糊化為E根據(jù)模糊控制表得到模糊量U根據(jù)E確定采樣周期將ec模糊化為EC誤差變化量ec糊化為EC圖5. 5電導(dǎo)率控制流程圖5. 1 .6pH值控制設(shè)計編程pH值的控制就是控制加氨泵計量泵。將采集的pH值進行預(yù)處理后，通過RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器進行訓(xùn)練，得到誤差，作為適應(yīng)度值，通過選擇操作，交叉操作和變異操作后得到的計算出適應(yīng)度值，如果適應(yīng)度值不滿足條件，重新選擇，如果滿足條件，則獲取最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)伸縮因子，尺寸因子和權(quán)值，通過計算誤差，將伸縮因子，尺寸因子和權(quán)值進行更新，不滿足我們的，重新計算誤差，滿足條件，則對加氨計量泵進行控制，能過反復(fù)的學(xué)習(xí)，最終會得到完善的控制。初始化數(shù)值預(yù)處理RBM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到誤差作為適應(yīng)度值選擇操作滿足結(jié)束條件獲取最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)伸縮因子尺寸因子和權(quán)值計算適應(yīng)度值結(jié)束滿足結(jié)束條件計算誤差交叉操作變異操作伸縮因子尺寸因子權(quán)值更新圖5. 6 pH值控制流程圖 依據(jù)工藝流程，編制了主畫面，生水，軟水，過濾器，超濾系統(tǒng)，反滲透系統(tǒng)等畫面。這里重要介紹主畫面和反滲透操作畫面。5. ，主要是為操作人員提供一個整體監(jiān)視畫面。由于除鹽水生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)基本上都處于自動控制狀態(tài)，操作人員大部分時間只需要通過主畫面來監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)。圖5. 7主畫面5. 2. 2反滲透系統(tǒng)執(zhí)行界面反滲透系統(tǒng)是除鹽水生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中最重要的組成部分，在該部分的監(jiān)控畫面中，操作人員可以對電導(dǎo)率及pH值的設(shè)定進行操作。工程師也可以通過授權(quán)，對控制參數(shù)進行修改。6結(jié)論 除鹽水是工業(yè)生產(chǎn)中的重要介質(zhì)，高品質(zhì)的除鹽水對安全生產(chǎn)意義重大。本論文針對國內(nèi)現(xiàn)有的除鹽水自動控制系統(tǒng)還處于常規(guī)PID控制的現(xiàn)狀，設(shè)計了一套電導(dǎo)率和pH值都參與控制的除鹽水生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。本章首先對前面的工作做簡要的總結(jié)，然后提出進一步研究的設(shè)想。 (1)論文分析了國內(nèi)外對電導(dǎo)率和pH值參數(shù)控制現(xiàn)狀和存在的問題，將除鹽水電導(dǎo)率和pH值確定為被控參數(shù)和相應(yīng)的控制指標(biāo)。 (2)對除鹽水生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的硬件和軟件進行了設(shè)計，并對控制系統(tǒng)進行選擇和比較。Siemens S7400總線系統(tǒng)配合賽遠遠程監(jiān)控系統(tǒng)的方式，不但具有先進性而且很好的解決了工程師遠程診斷，分析的問題。 (3)針對電導(dǎo)率和pH值控制具有線滯后性，非線性，時變性，而且無法建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型的特點，單一的智能控制只能地解決一部分問題，但無法完全適應(yīng)非線性、時變的大過程，而且調(diào)整的范圍往往不是很大。要做到真正實現(xiàn)智能控制，使電導(dǎo)率和pH值控制系統(tǒng)具有更強的智能化，就需要應(yīng)用復(fù)合智能控制。本文采用PLC結(jié)合模糊控制，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的技術(shù)，針對它們各有優(yōu)點，把模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)揮各自優(yōu)勢，使本系統(tǒng)的控制得到更好的應(yīng)用。最后對系統(tǒng)進行控制器設(shè)計和模擬仿真，并對仿真結(jié)果進行分析比較。 (4)對所設(shè)計的控制系統(tǒng)進行了編程調(diào)試，并于現(xiàn)場應(yīng)用，對改進后的應(yīng)用情況與原生產(chǎn)情況進行比較，分析得到了較好的效果。 作為除鹽水生產(chǎn)過程控制技術(shù)的研究方向，重點在于降低能耗、改善出水水質(zhì)、提高運行可靠性、降低人力成本等。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)理論在除鹽水生產(chǎn)過程中的研究和應(yīng)用方面不斷拓寬與加深，各種基礎(chǔ)學(xué)科，諸如化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、協(xié)同學(xué)，以及各種理論，諸如系統(tǒng)論、控制論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)論等的不斷發(fā)展，除鹽水生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的選擇也會有更多理論支持。在化工技術(shù)、生物技術(shù)、生態(tài)工程技術(shù)、機械設(shè)備技術(shù)、計算機技術(shù)、遙控遙測技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進的技術(shù)手段的在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，除鹽水生產(chǎn)過程的控制將會得到迅速發(fā)展。 針對我國目前的除鹽水生產(chǎn)狀況而言，除鹽水生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)市場需求相當(dāng)大。除鹽水生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⒅饕性谘邪l(fā)高性能的生產(chǎn)設(shè)備，隨之而來的是，除鹽水生產(chǎn)過程的控制技術(shù)必將跟隨新設(shè)備的研發(fā)，而進一步的推進和發(fā)展。新的控制技術(shù)，將使除鹽水的生產(chǎn)過程更好集中化，智能化，從而提高運行效率，降低運行成本，減少管理維護，真正響應(yīng)國家節(jié)能減排的方針政策。44 /