Mathematical Models in Cogulation Control and Their Application
tract:The automatic control of coagulant dosing is important and yet difficult to resolve.Three typical math-ematical models are systematically introduced in this paper,with their impulses to the development of coagulation control techniologues probed abd the differences among the controlling technologies based on different mathematical models analyzed.
Key words:water treatment;mathematical model;coagulation;fuzzy control
①模糊控制器的结构选择二维输入,单维输出结构模式:以浊度偏差e(取一段时间内沉淀水浊度的平均滤波值与目标值S之差)和浊度偏差的变化率ce(取相同一段时间内浊度偏差变化的微分值)作为输入,加药量的变化量U作为输出控制变量。 ②精确量的模糊化。模糊控制器是利用一定语言控制规则进行工作的,因而输入输出是以自然语言形式给出的变量。根据精度的需要,本模糊控制器中e和u的语言模糊集为(NB,NS,O,PS,PB),ce的语言模糊集为(NB,O,PB),完成对输入输出空间的模糊分割。根据综合试验和实际运行数据,确定e的基本论域为[-5,45],ce的基本论域为[-40,40],输出变量u的基本论域为[-60,60]。对e、ce、u基本论域的量化档次n均取n=5,将连续确定量e、ce、u离散化为在[-5,5]上变化的整型变量,区间[-5,5]上的离散整数称为模糊变量的规格化论域。本设计中语言变量的隶属函数选择为三角形,其参数和图形直接从工具箱中定义。输人输出变量的模糊子集、论域、隶属函数确定后,确定规模化论域内元素对模糊语言变量的隶属度,并据此建立语言变量E、CE、U的赋值表。 ③控制规则集R的建立。规则集R是在大量历史数据和操作者的经验基础上,操作人员的一条控制策略对应一条模糊条件语句: IF E=PB,THEN U=PB; IF E=PS and CE=PB,THEN U=PB;…… IF-THEN语句的前件代表了本课题中的现象,后件则表示控制行为。根据手动控制策略,整个控制规则所对应的总模糊关系为R=∨Ri,总结、合并本课题的所有控制规则约为十条。模糊控制规则要求同时进行完备性、一致性和交互性检验,其基本原则是:适当考虑偏差变化模糊量CE大小的前提下,当浊度偏差较大时,以尽快消除偏差为主选择控制变量;当偏差较小时,注意防止超调和保证被控系统的稳定性来选择控制变量。 ④输出信息的模糊判决,并完成由模糊量到精确量的转化。由模糊控制原理可知,模糊控制器的输出是一个模糊集合,它反映控制语言的不同取值的一种组合,为充分利用输出模糊集合所包含的信息,从工具箱中定义标准解模糊方法,如重心法、最大隶属度法等。计算得到的模糊控制输出量U乘以输出比例因子Ku即为精确控制量u,它就是实际加到被控制过程上的控制变化量。 ⑤由于浊度可连续测定,系统采样周期取5-30s。本设计在离线计算的基础上,可以获得一个混凝模糊控制查询表,用于适时控制。
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