申请日2013.08.29
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号G05D21/02
摘要
本发明涉及水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法，根据流体力学原理计算酸碱中和反应完成距离;在反应完成距离设置第一pH监测探头，在酸碱中和池的出口设置第二pH监测探头;将第一pH监测探头在时间t监测得到的pH值y1(t)和第二pH监测探头在时间t监测得到的pH值y2(t)通过数模转换器转换成数字信号传送到模糊PID控制器;在模糊PID控制器中预设pH的期望值r(t);将r(t)-y1(t)的变化率ac(t)作为模糊控制器误差变化率ec(K);将r(t)-y2(t)作为模糊控制器误差e(K);模糊控制器根据离散化后的ec(K)和e(K)建立模糊数学模型，调节PID控制器的参数值，改变PID控制器的输出函数u(t)，从而调节变量泵的输出。本发明pH值控制精度高、对输入待处理原水波动反应迅速、抗干扰能力强。
权利要求书
1.一种原水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法，
原水进入酸碱中和池与酸/碱液进行酸碱中和;
酸/碱液通过变量泵送入所述的酸碱中和池中，变量泵通过模糊PID控制器控 制，模糊PID控制器包含模糊控制器和PID控制器;
检测原水流量和pH值;
其特征在于：
根据流体力学原理计算酸碱中和反应完成距离;
在所述的反应完成距离设置第一pH监测探头，在酸碱中和池的出口设置第二 pH监测探头;
将第一pH监测探头在时间t监测得到的pH值y1(t)和第二pH监测探头在时间t 监测得到的pH值y2(t)通过数模转换器转换成数字信号传送到模糊PID控制 器;
在模糊PID控制器中预设pH的期望值r(t);
将r(t)-y1(t)的变化率ac(t)作为模糊控制器误差变化率ec(K)，即ac(t)=de1(t)/dt， e1(t)=r(t)-y1(t);
将r(t)-y2(t)作为模糊控制器误差e(K);
模糊控制器根据离散化后的ec(K)和e(K)建立模糊数学模型，以此结果调节 PID控制器的参数值，来改变PID控制器的输出函数u(t)，从而调节变量泵的 输出。
2.如权利要求1所述的原水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法，其 特征在于每2毫秒采样一次，每10次采样在除去一个最大值和一个最小值 后，取平均值作为该采样时间的采样终值。
3.如权利要求1所述的原水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法，其 特征在于所述的模糊PID控制器通过通用控制器连接控制。
4.如权利要求3所述的原水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法，其 特征在于PC机通过RS485端口与通用控制器进行数据交换，实时检测PH值检 测点数据及远程控制变量泵站的流量。
5.如权利要求1所述的原水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法，其 特征在于PID控制器的参数值为⊿Kp、⊿Ki、⊿Kd。
6.一种权利要求1～5任一原水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法 在电厂、炼钢厂水处理中的应用。
说明书
原水处理中的多点检测模糊PID控制调节pH值的方法
[技术领域]
本发明涉及PID模糊控制来调节调节pH值的方法，具体涉及水处理中的模糊PID控制调节pH值的方法。
[背景技术]
第一代pH值调节设备的特点和不足：
1.使用定量泵启停控制
2.单点检测pH值
3.固定PID参数值(Kp、Ki、Kd)
4.现场调试PID参数值，工作量大
5.单点检测pH值数据缺乏可靠性，反映不了误差和误差变化率问题
6.控制不准确，满足不了要求较高工矿企业的需求，如电厂、钢厂等
7.系统抗干扰能力弱
8.频繁启停定量泵，使泵和电机的使用寿命大大降低
第二代pH值调节设备的特点和不足：
1.使用变量泵连续输入控制
2.单点检测pH值
3.固定PID参数值(Kp、Ki、Kd)
4.增加的PC远程监控功能
5.单点检测pH值数据缺乏可靠性，反映不了误差和误差变化率问题
6.现场调试PID参数值，工作量大
7.控制不够准确，仍满足不了要求较高工矿企业的需求，如电厂、钢厂等
8.不能够自适应调节PID参数值(Kp、Ki、Kd)
9.系统抗干扰能力不强
[发明内容]
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有关实现多点检测参数模糊自适应PID自动控制pH值调节的方法。
为了实现上述目的，设计一种原水处理中的模糊PID控制调节pH值的方法，
原水进入酸碱中和池与酸/碱液进行酸碱中和;
酸/碱液通过变量泵送入所述的酸碱中和池中，变量泵通过模糊PID控制器控制，模糊PID控制器包含模糊控制器和PID控制器;
检测原水流量和pH值;
根据流体力学原理计算酸碱中和反应完成距离;
在所述的反应完成距离设置第一pH监测探头，在酸碱中和池的出口设置第二pH监测探头;
将第一pH监测探头在时间t监测得到的pH值y1(t)和第二pH监测探头在时间t监测得到的pH值y2(t)通过数模转换器转换成数字信号传送到模糊PID控制器;
在模糊PID控制器中预设pH的期望值r(t);
将r(t)-y1(t)的变化率ac(t)作为模糊控制器误差变化率ec(K)的依据，即ac(t)=de1(t)/dt，e1(t)=r(t)-y1(t);
将r(t)-y2(t)作为模糊控制器误差e(K)的依据;
模糊控制器根据离散化后的ec(K)和e(K)建立模糊数学模型，以此结果调节PID控制器的参数值，来改变PID控制器的输出函数u(t)，从而调节变量泵的输出。
上述控制方法还具有如下优化方案：
每2毫秒采样一次，每10次采样在除去一个最大值和一个最小值后，取平均值作为该采样时间的采样终值。
所述的模糊PID控制器通过通用控制器连接控制。
PC机通过RS485端口与通用控制器进行数据交换，实时检测pH值检测点数据及远程控制变量泵站的流量。
PID控制器的参数值为⊿Kp、⊿Ki、⊿Kd。
本原水处理中的模糊PID控制调节pH值的方法还能在在电厂、炼钢厂水处理中应用。
本发明与现有技术相比，满足了对pH值要求较高的场合：pH值控制精度高(比如电厂脱硫环节要求±0.2pH值)、对输入待处理原水波动反应迅速、抗干扰能力强等需求。而且在设备成本增加很少(仅增加了一个pH值检测探头)的情况 下，大大减少了现场调试费用和周期，节约了实际成本，同时使控制精度有了极大的提高(目前产品最精确只能做到±(0.8～1.0)pH值，而采用这种方法能够在同等条件下做到±(0.06～0.1)pH值)。而且这种pH值自动调节设备是智能环保、发电厂及钢铁水处理行业的一个创新和飞跃，在针对自动控制技术进行应用的同时，糅合了数字技术、模拟技术、自动控制技术、模糊控制技术、酸碱中和过程的流体力学分析方法、建模方法及算法，实现这些技术和方法之间的优势互补。
在实际设计中，我们采用双泵站自动切换、相互备份的方式，提高安全、连续工作要求高的场合(如电厂、钢厂等);模糊控制器、PID控制器、通用控制器集成为一个控制器(一个CPU)的方式，并在PCB上涂特殊三防漆，使该设备控制性能更加可靠。