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1、基金项目： 国家自然科学基金 （!“#$#“%$， !“#“!） ， 教育部新世纪优秀人才支持计划 （(“?+， -， A;KC H;L )K9;:D:FC?IM，J9H;F?;CHFK9 ;IF :E ?L )RI?D S 3HC9?:; )K9;:D:)/:： :;C?LF?; R?CI?;GC :E K:H HNI: * K:;IF:D LNF?;F IFHIG;ITF:KCC，= TF:T:C H; HNI:GHI?K GL?K?; HLL?;G UHCL :; I9 2:LD 3F 4LHTI?O（234）K:;IF:DIK9;:D: I9 LIH?DL ?GTDG;IHI?:; T
2、F:KLNFC1 V L?CKNCC 9:= ?I EEKI?ODM K:;IF:DC =HIFINFU?L?IM =?I9 DHF LDHM，DHF K:;CIH;I H;L L?CINFU，=9?K9 ?C H IF:NUDC:G TF:UDG ?; I9 =HIFTF:KCC?; HDC: LCKF?U 9:= HLOH;KL K:;IF:D IK9;:D:;HUD?;FC I: ?GTF:O WNHD?IM，EE?K?;KM，H;L M?DL1 )9 CNKKCCEND HTTD?KHI?:; I: H =HIF TDH;I ?; J9H;G:;CIFHIC I9HI I9 234 K
3、:;IF:D CMCIG ?C H;RKDD;I C:DNI?:; =?I9 C?GTD :TFHI?:; H;L GH?;I;H;K E:F =HIF IFHIG;I TF:UDG1?A9B81： 234 K:;IF:D； =HIF TF:KCC?; I?G LDHM； HNI:GHI?K GL?K?; HLL?;GCD引言目前我国在城市给水处理工艺中， 投药量的控制大部分仍采用人工控制的方法。 由于投药控制技术落后， 严重影响了水处理的质量， 也造成药剂的较大浪费。 随着水处理技术的发展， 水处理专家研制了多种形式的自动投药系统， 如模拟沉淀池法、 数学模型法、 流动电流法、 絮凝脉动法、
4、 絮凝图像法以及基于模型的模糊控制法等+*,。 一些制水行业采用了这些技术后， 取得了较好的效果!。 但这些投药控制系统都不同程度地存在某些不完善的地方， 如建模难、 投资大、 可靠性不够、 测试参数漂移、 适应性差、 精度差、 操作复杂、 维护量大等缺点， 因而无法广泛应用。 药剂投加自动化应用还不广泛的原因还有： 我国的原水水源保护还不严格， 许多水源水质变化很大， 有时会发生突然的变化， 所以自动投药系统在实际推广应用中或多或少受到了影响和限制。 因此， 采用新的技术， 研究能适应我国国情的智能化混凝剂投加系统，对推广净水工艺自动化， 提高水质， 节约药耗有着很大的现实意义。针对目前净水
5、工艺自动化应用存在的问题， 本文提出采用美国博软公司 MU:J:EI 推出的无模型自适应 （2:LD 3F4LHTI?O，234）控制技术-， 解决长期困扰净水行业的难!$+题。 上海某水厂的成功应用实例表明， 该解决方案结构合理，是一条很好的解决途径。!“城市净水工艺过程在城市净水处理工艺中， 一般采用混合、 絮凝、 沉淀、 过滤这样一个基本工艺， 如图 ! 所示。 其中混凝投药是保证絮凝效果、 净化水质及节省药耗的重要一环。 投加药剂后的絮凝效果， 以除浊澄清为主要目标。 在一定的工艺条件下 （沉淀池出口的浊度指标和净水构筑物的结构不变） ， 混凝效果由混凝剂的投加量所决定。 投加量过小，
6、 达不到除浊的目标； 投加量过大， 不但对水质和人体健康产生不良影响， 还会增加制水成本。 在实际生产中， 影响混凝剂投加量的因素主要有：原水浊度、 处理水量、 原水的 “# 值、 各种离子和有机物的含量、 混凝剂自身的特性和浓度等， 因此， 投药量的控制非常复杂。 从原水进入投药点开始， 到沉淀池出口浊度检测点， 存在着一个很大的时间滞后， 该滞后随进水流量的变化， 一般在$% 9? +% A,。 在 .456.69 软件的组态中， 将控制器类型选为 “*98; FB 一项中填入 G% 分钟。+）考虑到生产过程中出现的原水浊度随机突变和进水流量经常需要作大幅度的调整， 采用了前馈的方法来抑制
7、这两个主要的扰动。 由于闭环控制的存在， 前馈控制无需非常精确。3）至于原水的温度、 “# 值以及氨氮量等其它因素对出口浊度的影响相对来讲比较缓慢、 幅度较小， 完全可以由浊度闭环控制本身加以克服， 不必为此投入资金添置各种检测!设备。!）所有工艺条件包括计量泵、 浊度仪、 流量仪等采用常规配置，（该厂原有基础自动化为 “# $%“ 的仿真控制效果在实际实施之前， 我们对 :;“ 控制器的控制效果进行了仿真， 并与 $4 为现场的工艺数据实时趋势曲线。该自动加药系统具有以下功能：8）加药自动化系统的现场数据采集、 人机操作界面、 历史数据记录；图 +# %“ 控制器的安全机制。 “ 控制器进行
8、絮凝投药工艺的浊度闭环自动控制取得了令人满意的效果， 有效地解决了我国制水行业絮凝投药环节长期以来一直研究和探索的控制难题， 确保了沉淀池出口浊度的质量指标， 不失为一种适合我国国情的、 行之有效的解决方案。参考文献：8 9)F0： 6! X !7Y8! “ #$#%)8:*-:， ;*-718， ! ? ： ? A$ “ B*()7* 59*数字化纺织服装技术教育部工程研究中心,上海 ,201620 刊名：计算机仿真 英文刊名：COMPUTER SIMULATION 年，卷(期)：2007，24(4) 被引用次数：4次参考文献(6条)参考文献(6条)1.VanDoren J Vance Te
9、chniques of adaptive control 20022.V VanDoren Model free adaptive control 2001(2-3)3.George Cheng Model-Free Adaptive (MFA) control 2004(03)4.G Cheng.M He.D L Li Model-free coking furnace adaptive control 1999(12)5.南军.李圭白 新型豁凝投药智能复合控制系统期刊论文-中国给水排水 2001(09)6.杨凯人 显示式絮凝控制系统(FCD)在水厂的应用期刊论文-中国给水排水 2000(0
10、3)相似文献(6条)相似文献(6条)1.期刊论文 刘广生.徐希玉.李传庆.LIU Guang-sheng.XU Xi-yu.LI Chuan-qing 双前馈无模型自适应控制在混凝加药中的仿真 -计算机仿真2009,26(7)水厂混凝加药过程具有非线性、时滞性等特点,并且影响加药后混凝效果的因素很多,很难准确地建立反应过程的数学模型.无模型自适应控制 (MFAC)是一种不需要离线建立数学模型的先进控制方法,非常适用于实际的模型参数难以辨识,且是时变的非线性系统.针对混凝加药过程的特点,提出了 带有双前馈无模型自适应控制方案来实现混凝加药过程的仿真.仿真结果表明该方法在混凝加药控制过程具有鲁棒性
11、强、响应速度快和控制精度高的优点 .2.会议论文 张中炜 MFA无模型自适应控制技术在净水工艺混凝投药自动化中的应用 2004在水处理单元环节的自动控制方面,混凝投药是最困难的环节.混凝投药自动控制的最终目标是沉淀池出口水的浊度.MFA无模型自适应控制技术成功 地解决了这个长期困扰净水行业的难题.上海某水厂的成功应用实例证明,该解决方案思路清晰,结构合理,投资省,效果好,工程量小,操作维护非常简单 ,为解决该环节自动控制的老大难问题提供了一条新的途径.本文介绍了MFA混凝投药自动控制系统的设计思想、实现方法及其控制效果.3.学位论文 王伟 水处理混凝投药过程的智能控制研究 2008自来水与人的
12、生活息息相关,水质直接影响人们的生活品质。在制水工艺中,混凝投药过程是关键环节,准确投加混凝剂可以有效地减轻过滤、消毒设 备的负担,因此在保证满足出水浊度要求的前提下尽量减少混凝剂的投加量和节省人力,具有良好的经济效益和社会效益。水厂的混凝沉淀是一个复杂的物理化学反应过程,具有非线性、时变性、大时滞、多干扰等特点,因此,要对这个过程实现高性能的自动控制就首先要 解决大时滞过程的控制的问题。为此,本文对大时滞系统常用控制方案进行简要总结,并在前人研究的基础上分别采用了无模型控制方法、自适应Smith预 估器、抗干扰自适应Smith预估器进行研究,主要研究工作和成果如下：1、为了更加逼真的模拟水厂
13、混凝投药过程,使用LabVIEW软件及硬件数据采集系统搭建智能控制平台。介绍近年来应用广泛的LabVIEW软件,相关硬件 的应用及使用方法,给出了控制平台搭建方案。该平台可以实时采集、存储数据,根据需要改变仿真被控对象的参数,加入干扰,连接串级控制等。2、从工程应用方面考虑选用了博软公司开发并拥有的无模型自适应控制器。进行了控制器中抗滞后模块大时滞过程的控制实验研究,结果证明MFA控 制器对复杂大时滞过程控制具有良好的自适应性和鲁棒性,有望在诸如水厂混凝投药过程类大时滞、变时滞过程控制中得到真正、有效的应用。3、针对传统Smith预估器对模型精确度非常敏感的缺陷点,提出改进自适应Smith预估
14、器,使用历史预估输出与系统实际输出的偏差修正预估器的输出 ,提高了Smith预估控制的鲁棒性,降低了对模型精确性的依赖作用。但是该方法对干扰的抑制力很低,因此使用抗干扰控制器将当前时刻输出值与预估模 型的输出值反馈到控制信号中,可以补偿负载扰动,将扰动降低到很小的范围,即为抗干扰自适应Smith预估器,同时使系统对预估模型的依赖性降低了很多 ,鲁棒性能也大大加强了,因此可以适用于投药大时滞复杂系统的控制。4.期刊论文 于晓东 无模型自适应控制技术在工业污水处理系统中的应用 -石油化工自动化2004,“(2)将无模型自适应控制技术应用于乙烯装置污水处理单元的pH值控制系统中,可以控制污水排放质量
15、,满足环保要求,同时达到降低工人劳动强度和节能 降耗的目的.5.期刊论文 丁爱凤.DING Ai-feng 无模型自适应控制技术的应用 -当代化工2008,37(5)将无模型自适应控制技术应用于乙烯装置污水处理单元的pH值控制系统中,可以控制污水排放质量,满足环保要求,同时达到降低工人劳动强度和节能 降耗的目的.6.学位论文 陈菊 城市供水加药凝絮沉淀过程的控制研究 2009自来水厂水处理工艺中的加药凝絮是一道重要的工序，加药凝絮的效果将直接影响到出厂水质。准确地投加混凝剂可以有效地减轻过滤、消毒设备 的负担，在保证满足出厂水浊度要求的前提下尽量减少混凝剂的投加量，具有良好的经济效益和社会效益
16、。因此，近年来这一问题受到控制领域和制水 领域科技工作者的高度关注。 对于常规的地表水处理工艺，混凝沉淀是一个复杂的物理化学反应过程。由于人们对混凝过程中混凝剂的化学反应机理还不是很清楚，影响混凝剂投加 量的因素很多且不确定，使得无法通过建立精确的数学模型来对混凝剂投加进行准确的控制。且整个制水过程具有非线性、时变性、大时滞性等复杂特 点，使得使用传统的、简单的控制方法已经不能达到满意的控制效果。长期来，向原水中投放混凝剂大都是人工操作的，操作工根据原水的浊度和观察 矾花的大小来确定加矾量的多少，以保证沉淀池出水浊度达到要求。随着人工智能在理论和应用上的长足发展，出现了将其用于对混凝剂投加的控制过程中，主要有基于流动电流、专家系统、透光率脉动絮凝检测技术等多种集成智能控制方法，并且取得了一定的效果。 城市供水是现代化城市建设的一个重
