活性污泥系统中溶解氧模糊控制器的研究(2)

气池内的溶解氧质量浓度。因此，溶解氧质量浓度是污水处理进程的主要影响因素，溶解氧通常通过曝气装置进行控制。曝气池中氧气不足或过量都会导致污泥生存环境恶化。当氧气不足时，一方面因曝气池中丝状菌大量繁殖，导致污泥膨胀，另一方面由于其他细菌的生长速率降低而引起的出水水质下降；当氧气过量则因紊凝剂遭到破坏而导致悬浮固体沉降性变差，同时能耗过高。由于原水的质量浓度不同，过程的生物机理无法用完善的数学模型进行表示，而且!"检测具有滞后效应，所以采用了模糊控制的方法对其进行控制。!"!

模糊控制算法

图#为控制原理图，此模糊控制器采用双输入单输出结构，分别用系统偏差!和偏差变化率!!作为输入变量，以控制量"作为输出变量。设计中确定#和$的论域为$%&，%’，%(，%)，%#，%*，+，*，#，)，(，’，&,；#和$分为七级-./0.10.203"04204104/5；!#的论域为$%(，%)，%#，%*，+，*，#，)，(,；!#分为五级-./0.203"04204/5。

!#的各模糊状态的隶属函数：")

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根据控制经验得到一系列模糊推理规则，如CDE9./F.!CDEG9./HIE.J94/0这样共有如表*所示。选取控制量变化的原则：BK’9)’条，

当偏差大或较大时，选择控制量以尽快消除偏差为主；当偏差较小时，选择控制量要注意防止超调，以系统的稳定性为主要出发点。例如，当!"偏差为正

大而偏差变化为正小时，就是曝气池内的!"质量浓度偏大，而且有进一步增大的趋势，应加以调整以节省运行费用。为尽快降低!"质量浓度，必须减小曝气量。由于曝气量随着鼓风机转速的减小而减小，而鼓风机转速与变频器的输出频率有关，所以要

尽快地降低频率。这些规则的模糊关系用公式+9,6#K!#8K$来表示。

用1LMNLO命令编程计算控制决策表：

P!"QRSST=UL9V:WQXY6Z!"QRSSTZ87

L9L[[\L]6L0ZXV^RMZ0Z:Z0-%&0&587

L9L[[UQ6L0ZXV^RMZ0*0Z./Z0_LRYYUQ6‘0-+=@%&5

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#，!#和$的隶属函数均用高斯曲线隶属度函数%6&7!，’89:%（&(’）;#!来表示，!越大曲线越

#

#

平缓，!越小曲线越陡。由于在模糊控制中要求大偏差范围内采用低分辨率的模糊集合，而在小偏差情况下采用高分辨率的模糊集合，所以所选择的!值在靠近&轴时较小，远离&轴时较大。结合经验确定#，!#和$的隶属函数。

#和$的各模糊状态的隶属函数：

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4/

经计算所得的控制决策表如表#所示。

表$

!#./.23"424/

./4/4/4/413"

.14/4/41423"

.24141423".2

控制规则表

#3"41423".2.1

42423".2.1.1

413".2.1././

4/3".1./././

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42

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#控制系统的软硬件设计

此模糊控制系统以单片机为核心。为了充分利

"):(（&%)=’）;*=(’

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.2

用软件功能，减少硬件配置，离线计算出了控制表，将其存入单片机。在具体实时控制时，可直接查到

"):(（&?)=’）;*=(’

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.1

自动化与仪表!""#!!

"万方数据

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