自来水厂出水浊度的前馈反馈智能控制
朱学峰1，刘桂香1，陈菊1，李展峰2，邹振裕2，罗永恒2，徐廷国2
（华南理工大学自动化学院，广东广州51061；2佛山沙口水厂，广东佛山510000)
摘 要：针对国内大多数水厂都是手动控制加药，对水量大幅度变化或者遇到暴雨天气
使得浊度变化剧烈时难以准确控制投药量的问题，提出了采用无模型控制器的前馈一反馈方案来对水厂投药过程进行控制。它针对上述问题进行有效的控制，达到对原水浊度剧烈变化时能实时且有效控制出水浊度，使出水达到工业标准并能节约成本。无模型控制器买时控制能保证加药量既不会浪费也能控制水质到水厂规定的浊度值，其晟好的鲁棒性及快速性，表明了其在水厂智能加药控制过程中的可行性。
关键词：无模型自适应控制器；前馈控制
中国分类号：tp 27 文献标识码：a
l引言
城市供水足现代化城市建设的一个重要方面，为了提高供水质量，保持水质稳定，节省资源，降低成本，国内各大水厂都在努力改进净水工艺，改造工艺设备，提高水处理过程的科技含量和自动化水平。混凝沉淀过程加矾控制自动化是各大水厂期盼的一个目标，也是专家们一直在研究的一个课题，希望能找到一种方法：能直接以沉淀池出口水浊度实测值为控制目标，并以该实测值为负反馈闭环自动控制加矾量。因此，实现混凝投药的自动控制可以稳定出厂水水质，降低制水成本，减轻工人劳动强度，是一个十分值得研究和推广的技术。
2水厂常规处理工艺流程
原水经泵房抽入水厂进水管道，将配制好的混凝剂矾液加入进水主管道，与原水混合后流入沉淀池，矾液在水中流动扩散形成矾花，将水中的胶体微粒和杂质等悬浮物凝聚沉淀，降低水的混浊度，提高水质，矾花在水中凝聚沉淀的反应时间大约为20~ 30 min，各个自来水厂沉淀池的出口浊度一般一定的标准，一般要低于3 0 ntu。
城市供水现在的投药是自动投药和人工修正相结合的方式进行控制，控制方式是开环控制。主要依赖于人的经验，对不同情况下的投药量进行设定。为了保证出水水质满足要求，投药量往往是过量的，产生了浪费。
在工艺条件一定的情况下，若混凝剂投量偏少，胶体杂质达不到应有的脱稳程度，混凝效果不好，相反，若投加量过多，胶体表面吸附过量的反电荷，胶体发生再稳定而不能凝结，反应同样不理想。混凝剂投加到沉淀池出水浊度发生变化需要较长的时间，混凝剂的投加量除取于原水流量和浊度外，还受水温、ph、水中杂质的成分、性质等因素的影响。
在一定的工艺条件下，混凝剂的投加量直接决定混凝沉淀效果，但水处理的混凝加药过程是一个大滞后的过程，用一般的控制器进行反馈控制比较困难。因此，本文采用了博软公司开发的mfa进行反馈和前馈一反馈结合的方法来进行控制。
3控制器的选择一无模型控制器
在沙口水厂中试基地的加药控制中，采用了cyhocon（博软）公司的无模型控制器mfa。基于无模型自适应控制技术的cybocon控制器是“即插即用”式的单变量和多变量控制软件，可对简单或复杂的工业过程控制进行自适应控制。由于本被控对象具有大惯性、大时滞、时变性、非线性和强干扰等特点，而无模型控制器又具有如下特性：
①使用cybocon控制器时候，不需有精确的过程定量知识。
②系统中不存在辨识机制或辨识器。
③无需对某个特定环节进行控制器设计。
④不需对控制器参数进行复杂的人工整定；只要选择相应的控制器并简单地设定控制器参数就可以将mfa控制器投入使用。
⑤即使过程的动态特性有较大变化，也不需要重新调整参敬就可以基本保持较好的控制质量。
⑥同时，可以在控制器里面很方便地进行组态组成串级控制系统、前馈控制系统等，而不需要再有额外的其他控制器设施。
因此，它的反馈控制能保证对象时变或者存在干扰时控制的效果；它的前馈能保证控制的及时性，前馈反馈结合在一起组成的复合控制则能解决上面水厂出水浊度控制上存在的困难。
4混凝加药过程对象特性的确定
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