申请日2012.06.04
公开(公告)日2014.02.19
IPC分类号C02F1/66; G05D21/02
摘要
一种方法包括获得(4002)表示要被控制的过程中的材料(3104)的pH的非线性模型(3124)。使用标准正交基函数和序数样条基函数来生成所述模型。该方法还包括使用所述模型来执行(4004)所述过程的非线性模型预测控制。该方法还包括使用所述标准正交基函数和序数样条基函数来生成所述模型。这可以包括识别节点的分布(3300)和多个序数样条函数，其中每个序数样条函数与各节点中的一个相关联。使用所述序数样条函数中的至少一个来生成所述序数样条基函数。
权利要求书
1.一种方法，包括：
获得(4002)表示要被控制的过程中的材料(3104)的pH的非线性模型(3124)，使用标准正交基函数和序数样条基函数来生成所述模型;以及
使用所述模型来执行(4004)所述过程的非线性模型预测控制。
2.根据权利要求1的方法，还包括：
使用所述标准正交基函数和序数样条基函数来生成(400)所述模型。
3.根据权利要求2的方法，其中生成所述模型包括：
识别节点的分布(3300)和多个序数样条函数，每个序数样条函数与各节点中的一个相关联;以及
使用所述序数样条函数中的至少一个来生成所述序数样条基函数。
4.根据权利要求3的方法，还包括：
生成图形显示(3200)用于向用户的呈现;以及
经由所述图形显示从用户接收节点分布的定义，所述定义包括节点的数目、节点在其中分布的值的范围、以及节点分布的类型。
5.根据权利要求2的方法，还包括：
生成图形显示(3200)用于向用户的呈现;以及
经由所述图形显示从用户接收要被生成的模型的结构的定义。
6.根据权利要求1的方法，其中执行非线性模型预测控制包括：
使用所述模型来确定如何调整将原料溶液提供给蓄水池(3102)的多个入口流( )，所述多个入口流更改蓄水池中的材料的pH。
7.根据权利要求1的方法，其中执行非线性模型预测控制包括：
从测量材料的pH的pH传感器(3106)接收传感器测量结果;以及
修改至少一个操控变量以将材料的pH保持在特定数量的设定点或者特定数量的设定点之内。
8.一种装置，包括：
至少一个存储器单元(3112、3120)，其被配置成存储表示要被控制的过程中的材料(3104)的pH的非线性模型(3124)，所述模型与标准正交基函数和序数样条基函数相关联;以及
至少一个处理单元(3110、3118)，其被配置成使用所述模型执行所述过程的非线性模型预测控制。
9.根据权利要求8的装置，其中所述至少一个处理单元还被配置成使用所述标准正交基函数和序数样条基函数来生成所述模型。
10.根据权利要求9的装置，其中所述至少一个处理单元还被配置成通过以下内容来生成所述模型：
识别节点的分布(3300)和多个序数样条函数，每个序数样条函数与各节点中的一个相关联;以及
使用所述序数样条函数中的至少一个来生成所述序数样条基函数。
11.根据权利要求10的装置，所述至少一个处理单元还被配置成：
生成图形显示(3200)用于向用户的呈现;以及
经由所述图形显示从用户接收节点分布的定义，所述定义包括节点的数目、节点在其中分布的值的范围、以及节点分布的类型。
12.一种将计算机程序具体化的计算机可读介质，该计算机程序包括：
用于获得(4002)表示要被控制的过程中的材料(3104)的pH的非线性模型(3124)的计算机可读存储代码，使用标准正交基函数和序数样条基函数来生成该模型;以及
用于使用所述模型来执行(4004)所述过程的非线性模型预测控制的计算机可读程序代码。
13.根据权利要求12的计算机可读介质，其中所述计算机程序还包括：用于使用所述标准正交基函数和序数样条基函数来生成(400)所述模型的计算机程序代码。
14.根据权利要求13的计算机可读介质，其中用于生成所述模型的计算机可读程序代码包括：
用于识别节点的分布(3300)和多个序数样条函数的计算机可读程序代码，每个序数样条函数与各节点中的一个相关联;以及
用于使用所述序数样条函数中的至少一个来生成所述序数样条基函数的计算机可读程序代码。
15.根据权利要求14的计算机可读介质，其中所述计算机程序还包括：
用于生成图形显示(3200)用于向用户的呈现的计算机可读程序代码;以及
用于经由所述图形显示从用户接收要被生成的模型的结构的定义以及节点分布的定义的计算机可读程序代码，所述节点分布的定义包括节点的数目、节点在其中分布的值的范围、以及节点分布的类型。
说明书
用于废水处理厂以及其他系统中的pH控制的装置和方法
相关申请的交叉引用以及优先权要求
根据35 U.S.C. § 119(e)，本申请要求2011年6月16日提交的美国临时专利申请No.61/497,758的优先权，其通过引用并入于此。
技术领域
本公开总体上涉及控制系统。更具体地，本公开涉及用于废水处理厂以及其他系统中的pH控制的装置和方法。
背景技术
废水可以包括各种各样不合意的成分，所以通常在大废水处理厂中处理废水。一种废水处理过程包括使用细菌将不合意的废水成分转换成更合意的成分。然而，在为细菌创造适当的环境以便茁壮成长并由此提供最佳性能的过程中会出现困难。例如，pH控制广泛用于废水处理厂中以鼓励细菌生长且增加处理效能。
在这些以及其他类型的系统中，通常需要控制和监视混合物的pH。然而，pH通常是混合物的高度非线性特征。典型地，通过将对数变换应用于pH测量来控制pH，并且使用比例-积分-微分(PID)控制器来实现控制。然而，PID控制器的调谐通常很难，典型地会导致对pH的差的控制。
发明内容
本公开提供一种用于废水处理厂以及其他系统中的pH控制的装置和方法。
在第一实施例中，一种方法包括：获得表示要被控制的过程中的材料的pH的非线性模型。使用标准正交基函数和序数(ordinal)样条基函数来生成该模型。该方法还包括使用该模型来执行所述过程的非线性模型预测控制。
在第二实施例中，一种装置包括：至少一个存储器单元，其被配置成存储表示要被控制的过程中的材料的pH的非线性模型。该模型与标准正交基函数和序数样条基函数相关联。该装置还包括至少一个被配置成使用该模型来执行所述过程的非线性模型预测控制的处理单元。
在第三实施例中，一种将计算机程序具体化的计算机可读介质。该计算机程序包括用于获得表示要被控制的过程中的材料的pH的非线性模型的计算机可读存储代码，使用标准正交基函数和序数样条基函数来生成该模型。该计算机程序还包括用于使用该模型来执行所述过程的非线性模型预测控制的计算机可读程序代码。