【正文】 。通過(guò)極小化推導(dǎo)過(guò)程[9], 得到如下偽偏導(dǎo)數(shù)估計(jì)算法: （6）)1(\)]1()()(1[)1() 2~~ ?????????? kukukyuk ????，若 或 （7）k????(7) 的條件得到滿(mǎn)足,同時(shí)也為了使參數(shù)估計(jì)算法具有更強(qiáng)的時(shí)變參數(shù)跟蹤能力。在(4) 、（6) 、(7) 式中, ， ,∈( 0, 2) , 是權(quán)k?k???重因子, 是充分小的正數(shù), 是 的初值。?)1(~?k由于上述控制方案比傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制方案在線(xiàn)調(diào)整參數(shù)少, 計(jì)算量小, 系統(tǒng)偽偏導(dǎo)數(shù)是唯一在線(xiàn)調(diào)整的參數(shù), 因此能適應(yīng)系統(tǒng)快速性要求, 且易于實(shí)現(xiàn)。 PH值控制中的仿真研究及性能分析pH 值是酸堿中和反應(yīng)中對(duì)溶液酸堿度的定義,中和反應(yīng)過(guò)程是將酸溶液、堿溶液和緩沖劑混合在一個(gè)固定體積的容器中，系統(tǒng)的輸入是堿的流速 、緩)(tu沖劑流速 和酸的流速 )(tF,系統(tǒng)的輸出是排出溶液的pH 值 。假設(shè)酸的流)(t? y速 和容器的體積V是固定不變的, 通常最終目的是通過(guò)控制堿的流速來(lái)控制F排出溶液的pH 值。不可測(cè)得的緩沖劑流速 可以作為系統(tǒng)的干擾來(lái)處理。)(t?pH 較低或較高時(shí), 變化非常緩慢, 而在接近中性時(shí), 即pH 在7 左右時(shí), 添加的中和劑稍有變化, 就能引起pH值較大幅度的變化。又由于反應(yīng)過(guò)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(zhǎng), 這一嚴(yán)重的非線(xiàn)性與時(shí)滯特性給pH 值控制帶來(lái)極大的困難, 不僅難以控制準(zhǔn)確, 而且還浪費(fèi)大量中和28劑。本文通過(guò)基于緊格式線(xiàn)性化的無(wú)模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控(MFLAC) 方法在pH 值控制中的應(yīng)用研究, 分析當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí), 系統(tǒng)的輸出對(duì)給定期望值的跟蹤情況, 證明此控制方法在酸堿中和反應(yīng)過(guò)程中應(yīng)用的魯棒性、快速性等。 PH 值 控 制 系 統(tǒng) 模 型實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的中和反應(yīng)過(guò)程是非常復(fù)雜的, 這里考慮的被控對(duì)象選用通用化非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)模型如下： （8）)()()((\) 111 tybtuyatFdtV??? （9）wttyK)()(0?其中 是水平衡常數(shù)。 為溶液的濃度, 定義為14w)(1ty為輸出溶液的pH 值。被控對(duì)象的近似離散化模型表示)(*][])(1 tyOHty???為: )1(\)(\)(\)()\()( 111 ???tVtaTFtuTyVtbutyVtTFty ?（10）式中,V為反應(yīng)容器的容積,單位為L(zhǎng)。 為酸的流量,單位為L(zhǎng)/min。 為堿)(tF)(tu的流量,單位為L(zhǎng)/min。 a為酸的濃度,單位為mol/L。 b為堿的濃度,單位為mol/L。 T 為采樣周期,單位為min。 為緩沖劑的流量, 這里作為系統(tǒng)的干擾輸入信號(hào)。)(t?由(2)式解得輸出溶液的pH 值為: wKtytty2\)4()(lg)(11???（11）由上述方程可知由 到 的變化導(dǎo)致了嚴(yán)重的非線(xiàn)性。)(1ty29 仿 真 研 究 及 穩(wěn) 定 性 分 析至此,pH 值的非線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng), 通過(guò)(4)式的控制率來(lái)控制。偽偏導(dǎo)數(shù)通過(guò)(6) 式根據(jù)pH值控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的輸入輸出信息(8)至( 11)式在線(xiàn)估計(jì),通過(guò)仿真取得了好的過(guò)程響應(yīng)。所給出的被控對(duì)象動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型僅用于受控系統(tǒng)I/O 數(shù)據(jù)的產(chǎn)生,不參加控制器的設(shè)計(jì)。因此即使系統(tǒng)自身參數(shù)發(fā)生變化,對(duì)控制器并無(wú)影響。系統(tǒng)的參數(shù)選擇為: a=, b=, V=2L, T=1min, = 5L/min。仿真初值設(shè)為 , )(tF 01.)2(1?u1)3(2)(?yy, , , = 01, 步長(zhǎng)序列 =1, =, 21???k?k?采樣周期取為1min。如果設(shè)置權(quán)重常數(shù) =1, =500 000,Matlab 下的仿真結(jié)??, 具有好的控制效果和非常小的跟蹤誤差。系統(tǒng)穩(wěn)定性好。30=1，λ=500 000時(shí)PH值響應(yīng)特性當(dāng)設(shè)置權(quán)重常數(shù) =1, 500 000 后, 雖然超調(diào)可減小, 但延時(shí)加大, 且?? 越大延時(shí)越大, 300 000 后,延時(shí)減小，但超調(diào)增大，當(dāng) 21 000 后, 系? ?統(tǒng)開(kāi)始不穩(wěn)定, 由此可見(jiàn), 的調(diào)節(jié)范圍很寬, 從21 000 到1 000 000 內(nèi)可調(diào)。 在第1 000個(gè)采樣點(diǎn)時(shí), pH 設(shè)定值由7變?yōu)?,系統(tǒng)能夠很快地達(dá)到穩(wěn)態(tài),響應(yīng)曲線(xiàn) 所示。31=1，λ=500 000時(shí)改變PH設(shè)定值后系統(tǒng)的響應(yīng)特性,只要稍微的調(diào)節(jié)參數(shù) ?所示的好的控制效果。由于 是關(guān)于參數(shù)估計(jì)變化量的懲罰因子,可以限制非線(xiàn)?性直線(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行線(xiàn)性替代的范圍。 限制了控制量的變化,因此可以間接限?制偽偏導(dǎo)數(shù)值的變化。從以上仿真結(jié)果可知, 當(dāng)適當(dāng)?shù)倪x取權(quán)重常數(shù) 、 ,可??以改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,使無(wú)模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制在pH 值控制中的控制效果達(dá)到很好。為了演示本文方法的優(yōu)越性,應(yīng)用經(jīng)典的PID 控制技術(shù)進(jìn)行了仿真以便與本文所述方案進(jìn)行比較。 所示。其中PID 的參數(shù)為， ,已調(diào)整到最佳。從仿真結(jié)果可知01.?pK01.,01.??di KPID 控制響應(yīng)速度較慢,有較大的時(shí)滯,另外,PID 參數(shù)調(diào)整非常的麻煩,須特別小心,稍微的變化都有可能使控制效果不好,產(chǎn)生震蕩,甚至失穩(wěn)。32=1，系統(tǒng)加入干擾后，調(diào)節(jié)λ=700 000時(shí)時(shí)的PH的響應(yīng)特性圖 無(wú)模型自適應(yīng)控制與 PID 控制結(jié)果比較在本文中,將基于緊格式線(xiàn)性化的無(wú)模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制方法應(yīng)用在pH 值控制中,該算法能對(duì)大時(shí)滯、強(qiáng)非線(xiàn)性的pH值進(jìn)行有效控制,而且響應(yīng)速度快、算法33簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn),得到了很好的控制效果。所設(shè)計(jì)的控制器是無(wú)模型的,只需從I/O數(shù)據(jù)在線(xiàn)導(dǎo)出偽偏導(dǎo)數(shù)( PPD) 。閉環(huán)響應(yīng)和魯棒性可以由適當(dāng)?shù)倪x取權(quán)重常數(shù)來(lái)折中,由于無(wú)模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制方案中系統(tǒng)偽偏導(dǎo)數(shù)是唯一在線(xiàn)調(diào)整的參數(shù),比傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制方案在線(xiàn)調(diào)整參數(shù)少、計(jì)算量小、易于實(shí)現(xiàn), 能適應(yīng)系統(tǒng)的快速性需求。 PH值的控制目標(biāo) 該控制將達(dá)到以下控制目標(biāo)：（1）將污水排放 pH 值控制在 ～ 之間，使污水排放控制在合格的范圍內(nèi)，防止污水排放超標(biāo)，穩(wěn)定生產(chǎn)；（2）減少控制系統(tǒng)的超調(diào)量，減少中和酸的注入量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；（3）增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)即使在大的干擾出現(xiàn)的時(shí)候，仍然能夠保持穩(wěn)定，且能夠快速收斂。 系統(tǒng)投運(yùn)后的效果正常狀況下污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)排放，排放值為 pH 177。在控制過(guò)程中，控制器始終處于自動(dòng)狀態(tài)，具有較強(qiáng)的魯棒性。系統(tǒng)運(yùn)行曲線(xiàn)如圖 所示。34圖 采用新技術(shù)后的 PH 值變化曲線(xiàn)第 5章 總結(jié)大學(xué)最后的任務(wù)即將完成，通過(guò)這次時(shí)達(dá)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在思考問(wèn)題上有了很大的變化，而以前知識(shí)點(diǎn)都是比較零散的，但這次畢業(yè)設(shè)計(jì)后，把大學(xué)中所學(xué)的東西都串聯(lián)起來(lái)了。從一個(gè)只是學(xué)習(xí)書(shū)本上知識(shí)的“書(shū)呆子”變成了能比較靈活運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)的大學(xué)生。這次設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)非常有意義。本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)基于無(wú)模型控制的污水處理系統(tǒng)。在工藝方面采用了序批式活性污泥法（SBR） ，控制方面選用無(wú)模型控制器。設(shè)計(jì)主要包括電氣控制設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以 PH 值的無(wú)模型控制部分的設(shè)計(jì)。由于時(shí)間的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還存在一些需要改進(jìn)的地方。比如無(wú)模型控制部分還存在欠缺，PH 值的變化曲線(xiàn)不是很精確等問(wèn)題。從這次設(shè)計(jì)中，我有了很深的體會(huì)，任何事情都不是一蹴而就的，都需要付出很艱辛的努力。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多知識(shí)，我相信在以后的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中，一定可以好好的解決問(wèn)題，提高自己的能力，較快的適應(yīng)工作和社會(huì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。35參考文獻(xiàn)[1] ，無(wú)模型自適應(yīng)控制——新的自適應(yīng)控制技術(shù)接受各種控制的挑戰(zhàn)，世界儀表與自動(dòng)化，2022,6[2] 俞寧. ，[3] 王琦，劉創(chuàng)喜，. 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院清沽能源(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室，[4] ，[5] 張統(tǒng)，張志仁，[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，[6] 唐玉斌，陳芳艷，[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，[7] 沈永良，無(wú)模型控制器抗干擾與掉電保護(hù)電路[J]，自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，1998，2[8] 韓志剛，徐明新，無(wú)模型控制規(guī)律的一般形式及其在石化工業(yè)中的應(yīng)用[J]，黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2022，3[9] [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，[10] 韓志剛，王德進(jìn)，無(wú)模型控制器[J],黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，1994,11[11] 張建偉，馮穎，[M].化學(xué)工業(yè)出版社，[12] 韓志剛，無(wú)模型控制器的設(shè)計(jì)問(wèn)題[J],控制工程，2022,9[13] 韓志剛，無(wú)模型控制器的應(yīng)用[J],控制工程，2022,9[14 ] 侯忠生，無(wú)模型學(xué)習(xí)自適應(yīng)控制理論[R]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2022，4[15] Henson M, Seb nonlinear control of a pH neutralization 36process[J].IEEE Trans Control Syst Technol, 1994。 [16] Zhongsheng Hou et model free learning adaptive control of a class of SISO nonlinear systems[C].In: Proc of the American Control Conference, Albuquerque, New Mexico, 1997: 343～344[17] Daryl Kulak, Eamonn Guiney, Erin Cases Requirements in Context[M].Second Edition, AddisonWesley, 2022[18] Ian Sommerville. Software Engineering[M].7th Edition, AddisonWesley,2022[19] Alan Shalloway, James R Trott .Design Patterns Explained : A NewPerspective on Object Oriented Design[20] Brian A White. Software Configuration Management Strategies andRational Clear Case [M].AddisonWesley, 202237謝 辭在本設(shè)計(jì)的開(kāi)題論證、課題研究、論文撰寫(xiě)和論文審校整個(gè)過(guò)程中，得到老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，使得本設(shè)計(jì)得以順利完成，其中飽含了蘇成利老師的汗水和心血。老師敏銳的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、精益求精的工作作風(fēng)、誨人不倦的育人精神，將永遠(yuǎn)銘記在我的心中，使我終生受益。在此我向蘇成利老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。同時(shí)，我還要衷心感謝班主任及自動(dòng)化系的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師對(duì)我的關(guān)懷和幫助。以及向所有參考文獻(xiàn)的作者致以謝意。再次感謝所有支持和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)們。最后，感謝評(píng)閱論文的各位老師。