污水處理過程PLC模糊控制器的設計與應用
3 plc模糊控制器的優化設計
3.1 應用背景
實際上，工業污水中有機物的濃度隨時間而變化，若呆板地按照固定的時間來控制sbr污水處理系統的運行，既浪費能源又易發生污泥膨脹，而且若時間設置不當還將影響處理效果。
近年來，由于模糊控制學科的迅速發展，已有大量將模糊邏輯控制技術應用于工業自動化、機器人控制以及智能儀表和家用電器領域的實例。模糊控制器是一種基于模糊控制規則的控制器，而這種模糊規則就是人們對實際受控制過程的歸納以及經驗的總結。
目前，許多污水處理工廠在實際應用中還不能實時檢測各種污水指標，只是采用時間程序控制，所以影響了控制效果以及污水處理能力。然而由于市場上化學需氧量cod濃度在線檢測儀的出現，我們可以將cod濃度作為重要的工藝參數，組成基于plc的sbr污水處理模糊控制系統。
3.2 plc模糊控制器的優點
由于sbr法污水處理系統本身是一個復雜的動態系統，其數學模型難以精確確定。化學需氧量cod是一個重要的參數，其在線檢測有一定的滯后。基于plc的模糊控制方案不需要確定控制對象精確的數學模型，而是根據控制規則決定控制量的大小，這種方法可以使這個反應過程的cod處于合適的范圍。這樣，系統就可以通過在線檢測cod的濃度值來調節曝氣量，以保證出水質量，節省運行費用。
4 plc模糊控制器的設計
模糊控制器包括輸入量模糊化、模糊推理和解模糊三部分。e和ex分別為e和ex模糊化后的模糊量，u為模糊控制量，u為u解模糊化后的精確量。
曝氣裝置模糊控制器的輸入量為曝氣池中cod達標值與測量值的誤差e及誤差變化率ex，輸出量為曝氣機曝氣增量u，其框圖如圖1所示。控制器定時采樣cod值和cod值變化率，并與達標值比較，以此得出cod值誤差e及誤差變化率ex，并以此作為plc控制器的輸入變量，這樣模糊控制器的輸出就可控制曝氣機閥門的開度了。
4.1 輸入模糊化
在模糊控制器設計中，設e的詞集為［nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb］，論域為［-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6］；ex和u的詞集為［nb，ns，zo，ps，pb］，論域為［-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6］；e（k）=cod（k）-cod0，cod（k）=e（k）-e（k-1），其中cod0表示達標值。
先將e，ex和u模糊化，再根據cod值的控制經驗可得變量e，ex和u的模糊量化表。由于篇幅所限，變量e，ex和u的賦值表予以省略。
4.2 模糊控制規則
通過總結污水處理過程中cod手動控制經驗，得出模糊控制規則，如表2所示。
根據控制規則表，可得到35條模糊控制規則。舉例如下：
● 當cod誤差和誤差變化均為負大時，cod值小于達標值cod0，應減少曝氣量，所以u取nb，曝氣機全關；即控制規則為if
e=nb and ex=nb then u=nb；
● 當cod誤差是負大，誤差變化為正大時，曝氣機開度不變；即控制規則為if e=nb and ex=pb then u=zo。
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