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基于PLC与模糊PID的混凝投药复合控制系统的研究

李翠云  
【摘要】: 随着生产的发展和社会的进步,人们对自来水水质的要求越来越高。如何提高净水处理水平,保障供水质量,也就成了当前供水行业技术人员共同关注的热点问题。 本文介绍了国内外自动加药控制技术的发展现状。通过对自动投加系统的检测环节、控制模式和控制策略进行分析,针对水处理工业中加药过程具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点,提出了一种基于PLC(可编程逻辑控制器)的模糊PID控制实现方法,论述了模糊控制器的原理和结构,分析了PID控制和模糊控制的优缺点,考虑可以把它们相互结合,扬长避短,具体是采用模糊自整定PID控制。其目的是使控制器能够根据实际情况,调整K_P、K_I、K_D三个参数,实现对混凝剂投加量在线调整的控制目标。 使用MATLAB/Simulink软件,对控制系统进行了串级PID控制、串级模糊PID控制的控制性能仿真研究。仿真结果表明相对于串级PID控制,串级模糊PID控制可实现超调小、调节迅速,给定值抵抗一次扰动的能力强,使系统具有优良的控制精度和稳定性,从而改善了整个系统的动态品质。 论文对自动投加系统进行了方案设计,系统由检测环节、控制单元、变频器和计量泵等构成。本课题的混凝剂自动投加系统属于复合控制系统。混凝效果通过加药后水的SCD值和沉淀池出水浊度反映出来,作为反馈信号送给PLC模糊控制器,组成串级控制系统,作为主要控制手段。为进一步提高原水流量大幅变化时的响应速度,加入流量比例前馈控制系统,使响应时间小于30 s,并作为辅助控制手段,以提高系统的稳定性。以上控制的输出分别作用于计量泵的转速和冲程,以控制投药量。 将模糊控制与PLC相结合,克服了传统的调节器超调大的缺点,充分发挥PLC控制灵活、编程方便、适应性强的优点,实现了混凝剂科学合理在线投加,提高了系统的响应速度和稳定精度。


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