水处理智能控制统.pdfVIP

摘要 本文的研究对象是许昌烟厂软水处理控制系统，在为这一系统进行软硬件设 计的过程中。发现和总结了一些实际问题，并通过解决这些问题，就PLC的应用、 大滞后对象的智能控制、压力对象控制等展开讨论，力争在理论分析和实际应用 上有所创新。 软水处理控制系统的核心是可编程序控制器(PLC)。采用PLC不仅能够适应 水处理系统的工艺特点，而且代表了现代工业的发展方向。西门子S7—300系列PLC 是小型化的可编程序控制器，但是功能强大，速度快，可以满足模拟量实时控制 的需要。本文在详细介绍S7．300系列模块的基础上，对各个工艺环节的控制要求 做了分析，并给出了完成这些控制任务所需要测量或输出的信号，这些信号包括 数字量信号与模拟量信号。控制软件方面，根据S7—300PLC的编程环境及编程特 点，介绍了在控制软件开发时需要注意和解决的问题，同时给出了软件结构与控 制流程，这对了解和认识本文的主要工作会有所帮助。 对PH值过程的控制方法的研究是本文工作的重点。PI-t值过程具有大滞后、 非线性、时变性等特点，且难以建立精确的数学模型，是公认的控制难题。针对 软水处理系统中间水箱PH值过程的特点，本文设计了一种基于仿人智能策略的前 馈加反馈组合模糊控制器。这种控制器的最大特点是借鉴了人在控制大滞后对象 时的操作思路，着重解决对象的大滞后问题，但同时通过采用可调参数的模糊控 制器以适应PH过程的非线性与时变性。它采用加滞后因子的BP神经网络辨识对 象的静态逆模型，并通过模型映射直接决定前馈控制的参数：用可随对象参数变 化调整模糊逻辑的闭环控制器配合前馈控制器以改善动态控制效果；用仿人智能 控制策略协调系统的操作，在各种组合控制方式之间进行切换。通过调试阶段的 运行情况来看，这种控制方法是可行的，但是对神经网络逆模型的训练需要时间 较长，增加了系统调试的工作量。因此，研究一种离线仿真的有效方法将有助于 改进这种控制器的控制效果，扩大其应用范围。 恒压供水系统中，水泵出口压力也具有机理复杂、难以建立精确的数学模型、 有纯滞后等特点，比较适合于采用基于人工经验的非模型控制方法。对于本文研 究的水处理系统，恒压供水自动控制系统有其自身的特点，一方面它服务于液位、 PH值控制等子系统，对压力控制精度要求不高；另一方面由于受其它控制系统的 影响，增加了被控对象的复杂性和不确定性。针对这些特点，本文设计了一种由 郑州大学工学硕士论文 简单专家系统控制的模糊控制器。这种控制器实际上是为一个普通的模糊控制器 增加了一些限定条件，使它在各种外部工作环境变化时仍然能正常工作，同时保 证水泵出口压力不会有大的突变而威胁设备安全。采用模糊逻辑一方面是为适应 对象的复杂性与不确定性，另一方面也可以简化软件设计与调试。在设计模糊控 制器时，本文采用了对输入输出变量进行非线性量化的方法，在稳定值附近仍为 线性量化，当远离平衡点时，则为对数映射，这样不仅可以提高控制精度，而且 扩大了控制器的响应范围，非常适合于水泵频繁启停时的压力控制。 除了上述内容，本文还简要介绍了控制软件的其他组成部分，如逻辑控制、 人机界面等。经现场调试及生产运行表明，软水处理控制系统工作稳定可靠，控 制器算法能满足各项控制要求。 关键词水处理，智能控制，PH值，大滞后 II 水处理智能控制系统 Abstract watertreatmentin The ofthis isacontrol ofsoft object paper system XuChang hardwareforthe tobacco the of onsoftwareand designing system，a factory．Inpro