申請日2013.08.29
公開(公告)日2013.12.18
IPC分類號G05D21/02
摘要
本發(fā)明涉及水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法，根據(jù)流體力學原理計算酸堿中和反應完成距離;在反應完成距離設置第一pH監(jiān)測探頭，在酸堿中和池的出口設置第二pH監(jiān)測探頭;將第一pH監(jiān)測探頭在時間t監(jiān)測得到的pH值y1(t)和第二pH監(jiān)測探頭在時間t監(jiān)測得到的pH值y2(t)通過數(shù)模轉換器轉換成數(shù)字信號傳送到模糊PID控制器;在模糊PID控制器中預設pH的期望值r(t);將r(t)-y1(t)的變化率ac(t)作為模糊控制器誤差變化率ec(K);將r(t)-y2(t)作為模糊控制器誤差e(K);模糊控制器根據(jù)離散化后的ec(K)和e(K)建立模糊數(shù)學模型，調節(jié)PID控制器的參數(shù)值，改變PID控制器的輸出函數(shù)u(t)，從而調節(jié)變量泵的輸出。本發(fā)明pH值控制精度高、對輸入待處理原水波動反應迅速、抗干擾能力強。
權利要求書
1.一種原水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法，
原水進入酸堿中和池與酸/堿液進行酸堿中和;
酸/堿液通過變量泵送入所述的酸堿中和池中，變量泵通過模糊PID控制器控 制，模糊PID控制器包含模糊控制器和PID控制器;
檢測原水流量和pH值;
其特征在于：
根據(jù)流體力學原理計算酸堿中和反應完成距離;
在所述的反應完成距離設置第一pH監(jiān)測探頭，在酸堿中和池的出口設置第二 pH監(jiān)測探頭;
將第一pH監(jiān)測探頭在時間t監(jiān)測得到的pH值y1(t)和第二pH監(jiān)測探頭在時間t 監(jiān)測得到的pH值y2(t)通過數(shù)模轉換器轉換成數(shù)字信號傳送到模糊PID控制 器;
在模糊PID控制器中預設pH的期望值r(t);
將r(t)-y1(t)的變化率ac(t)作為模糊控制器誤差變化率ec(K)，即ac(t)=de1(t)/dt， e1(t)=r(t)-y1(t);
將r(t)-y2(t)作為模糊控制器誤差e(K);
模糊控制器根據(jù)離散化后的ec(K)和e(K)建立模糊數(shù)學模型，以此結果調節(jié) PID控制器的參數(shù)值，來改變PID控制器的輸出函數(shù)u(t)，從而調節(jié)變量泵的 輸出。
2.如權利要求1所述的原水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法，其 特征在于每2毫秒采樣一次，每10次采樣在除去一個最大值和一個最小值 后，取平均值作為該采樣時間的采樣終值。
3.如權利要求1所述的原水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法，其 特征在于所述的模糊PID控制器通過通用控制器連接控制。
4.如權利要求3所述的原水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法，其 特征在于PC機通過RS485端口與通用控制器進行數(shù)據(jù)交換，實時檢測PH值檢 測點數(shù)據(jù)及遠程控制變量泵站的流量。
5.如權利要求1所述的原水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法，其 特征在于PID控制器的參數(shù)值為⊿Kp、⊿Ki、⊿Kd。
6.一種權利要求1～5任一原水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法 在電廠、煉鋼廠水處理中的應用。
說明書
原水處理中的多點檢測模糊PID控制調節(jié)pH值的方法
[技術領域]
本發(fā)明涉及PID模糊控制來調節(jié)調節(jié)pH值的方法，具體涉及水處理中的模糊PID控制調節(jié)pH值的方法。
[背景技術]
第一代pH值調節(jié)設備的特點和不足：
1.使用定量泵啟�？刂�
2.單點檢測pH值
3.固定PID參數(shù)值(Kp、Ki、Kd)
4.現(xiàn)場調試PID參數(shù)值，工作量大
5.單點檢測pH值數(shù)據(jù)缺乏可靠性，反映不了誤差和誤差變化率問題
6.控制不準確，滿足不了要求較高工礦企業(yè)的需求，如電廠、鋼廠等
7.系統(tǒng)抗干擾能力弱
8.頻繁啟停定量泵，使泵和電機的使用壽命大大降低
第二代pH值調節(jié)設備的特點和不足：
1.使用變量泵連續(xù)輸入控制
2.單點檢測pH值
3.固定PID參數(shù)值(Kp、Ki、Kd)
4.增加的PC遠程監(jiān)控功能
5.單點檢測pH值數(shù)據(jù)缺乏可靠性，反映不了誤差和誤差變化率問題
6.現(xiàn)場調試PID參數(shù)值，工作量大
7.控制不夠準確，仍滿足不了要求較高工礦企業(yè)的需求，如電廠、鋼廠等
8.不能夠自適應調節(jié)PID參數(shù)值(Kp、Ki、Kd)
9.系統(tǒng)抗干擾能力不強
[發(fā)明內容]
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種有關實現(xiàn)多點檢測參數(shù)模糊自適應PID自動控制pH值調節(jié)的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，設計一種原水處理中的模糊PID控制調節(jié)pH值的方法，
原水進入酸堿中和池與酸/堿液進行酸堿中和;
酸/堿液通過變量泵送入所述的酸堿中和池中，變量泵通過模糊PID控制器控制，模糊PID控制器包含模糊控制器和PID控制器;
檢測原水流量和pH值;
根據(jù)流體力學原理計算酸堿中和反應完成距離;
在所述的反應完成距離設置第一pH監(jiān)測探頭，在酸堿中和池的出口設置第二pH監(jiān)測探頭;
將第一pH監(jiān)測探頭在時間t監(jiān)測得到的pH值y1(t)和第二pH監(jiān)測探頭在時間t監(jiān)測得到的pH值y2(t)通過數(shù)模轉換器轉換成數(shù)字信號傳送到模糊PID控制器;
在模糊PID控制器中預設pH的期望值r(t);
將r(t)-y1(t)的變化率ac(t)作為模糊控制器誤差變化率ec(K)的依據(jù)，即ac(t)=de1(t)/dt，e1(t)=r(t)-y1(t);
將r(t)-y2(t)作為模糊控制器誤差e(K)的依據(jù);
模糊控制器根據(jù)離散化后的ec(K)和e(K)建立模糊數(shù)學模型，以此結果調節(jié)PID控制器的參數(shù)值，來改變PID控制器的輸出函數(shù)u(t)，從而調節(jié)變量泵的輸出。
上述控制方法還具有如下優(yōu)化方案：
每2毫秒采樣一次，每10次采樣在除去一個最大值和一個最小值后，取平均值作為該采樣時間的采樣終值。
所述的模糊PID控制器通過通用控制器連接控制。
PC機通過RS485端口與通用控制器進行數(shù)據(jù)交換，實時檢測pH值檢測點數(shù)據(jù)及遠程控制變量泵站的流量。
PID控制器的參數(shù)值為⊿Kp、⊿Ki、⊿Kd。
本原水處理中的模糊PID控制調節(jié)pH值的方法還能在在電廠、煉鋼廠水處理中應用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，滿足了對pH值要求較高的場合：pH值控制精度高(比如電廠脫硫環(huán)節(jié)要求±0.2pH值)、對輸入待處理原水波動反應迅速、抗干擾能力強等需求。而且在設備成本增加很少(僅增加了一個pH值檢測探頭)的情況 下，大大減少了現(xiàn)場調試費用和周期，節(jié)約了實際成本，同時使控制精度有了極大的提高(目前產品最精確只能做到±(0.8～1.0)pH值，而采用這種方法能夠在同等條件下做到±(0.06～0.1)pH值)。而且這種pH值自動調節(jié)設備是智能環(huán)保、發(fā)電廠及鋼鐵水處理行業(yè)的一個創(chuàng)新和飛躍，在針對自動控制技術進行應用的同時，糅合了數(shù)字技術、模擬技術、自動控制技術、模糊控制技術、酸堿中和過程的流體力學分析方法、建模方法及算法，實現(xiàn)這些技術和方法之間的優(yōu)勢互補。
在實際設計中，我們采用雙泵站自動切換、相互備份的方式，提高安全、連續(xù)工作要求高的場合(如電廠、鋼廠等);模糊控制器、PID控制器、通用控制器集成為一個控制器(一個CPU)的方式，并在PCB上涂特殊三防漆，使該設備控制性能更加可靠。
