申请日2019.06.26
公开(公告)日2019.08.27
IPC分类号G05B11/42; C02F1/00
摘要
本发明公开了一种污水处理中自动调节控制好氧池DO(溶解氧)值的模糊PID控制系统及方法。包括：DO值采集传感器、PLC控制电路、供电电源电路、变频鼓风机、MATLAB里的模糊PID控制程序、组态王上位机软件组成，本发明能够使好氧池里的DO值控制简便，利用MATLAB的快速进行复杂算法的优势，DO值控制效果最佳，组态王上位机软件直观显示整个控制过程，很好适应污水处理过程中的非线性和多变性特点。
权利要求书
1.一种污水处理好氧池里DO值的模糊PID控制系统，其特征在于：它包括DO值传感器(1)、PLC控制电路(2)、组态王上位机软件(3)、MATLAB模糊PID算法(4)、变频鼓风机(5)、供电电源电路(7)组成，DO值传感器(1)采集得到好氧池里污水的DO值转换成电压信号与PLC控制电路(2)相连，PLC控制电路(2)与组态王上位机软件(3)相连，组态王上位机软件(3)与MATLAB模糊PID控制算法(4)相连，PLC控制电路(2)与变频鼓风机(5)相连，PLC控制电路(2)通过组态王上位机软件(3)由OPC网络通信得到MATLAB模糊PID控制器(4)算出的PID控制器参数来实现自动控制好氧池(6)里的DO值。
2.根据权利要求1所述PLC控制电路(2)，其特征在于所使用芯片为欧姆龙CP1E，里面包含PID控制程序。
3.根据权利要求1所述组态王上位机软件(3)，其特征在于上位机软件通过OPC通信设置，分别于MATLAB模糊PID算法(4)和PLC控制电路(2)通信，并显示实时的DO值和PID控制器的PID参数。
4.根据权利要求1所述固定在MATLAB里的模糊PID算法(4)，其特征在于：
经DO值传感器转换的电压信号，输送给PLC控制电路，PLC控制电路通过OPC网络通信传输至组态王上位机软件并实时显示当前DO值，组态王上位机软件将DO值通过OPC网络通信传输至MATLAB模糊PID算法，通过与预设的DO值进行判断得出DO值的偏差和偏差变化率;
MATLAB模糊PID算法找出PID控制器三个参数kp、ki、kd与偏差和偏差变化率之间的模糊关系，在运行中通过不断检测偏差和偏差变化率，根据模糊控制原理来对3个参数进行在线修改，得到对应的PID控制器的三个参数并传输至组态王上位机软件显示，组态王上位机软件将新的PID控制器参数传输至PLC控制电路，转换成变频鼓风机的运行频率，改变变频鼓风机的转速，改变好氧池的曝气量从而调节好氧池的DO值。
说明书
污水处理好氧池里DO值的模糊PID控制系统
技术领域：
本发明设计一种污水处理好氧池里DO值的模糊PID控制系统。
技术背景：
在污水处理过程中，COD(化学需氧量)值和DO(溶解氧)值是两个关键的参数，其中好氧池里的DO值高了会爆散污泥，出水带悬浮物、低了则微生物缺氧造成水质发臭,导致处理能力降低使水产生浑浊。因此需要快速、精准地对DO值进行控制。
目前污水处理过程中，普遍采用变频鼓风机的曝气装置，通过鼓风机产生的气体从污水底部逐渐上升的过程中，调节污水的DO值。
但是因为整个系统的非线性和复杂性，使得常规控制方法有很大的滞后性，不能精准快速达到污水处理工艺要求的DO值。本发明利用MATLAB软件能够快速计算复杂控制算法的优势，利用组态王上位机软件将MATLAB模糊PID算法和PLC控制器联系起来，使得控制响应速度更快，控制效果实时性加强。
发明内容：
本发明针对上述所述控制方法的缺点，将污水处理工艺要求的DO值作为模糊PID算法的控制目标，应用模糊PID控制算法算出PID控制器三个参数kp、ki、kd，组态王上位机软件将新的PID控制器参数传输至PLC控制电路，转换成变频鼓风机的运行频率，改变变频鼓风机的转速，改变好氧池的曝气量从而调节好氧池的DO值。