以溶解氧濃度作為SBR法模糊控制參數(shù)

時(shí)間：2007-08-06 來源： 作者：曾薇 彭永臻 王淑瑩 高景峰 李探微

　　上述選取控制量變化的原則是：當(dāng)誤差大或較大時(shí)，選擇控制量以盡快消除誤差為主；而當(dāng)誤差較小時(shí)，選擇控制量要注意防止超調(diào)，以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點(diǎn)。例如，當(dāng)DO誤差及誤差變化均為負(fù)大時(shí)，就是SBR反應(yīng)器內(nèi)DO濃度很低，而且有進(jìn)一步降低的趨勢(shì)，如果不加以調(diào)整，勢(shì)必造成反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)或引起污泥膨脹，為盡快提高DO濃度，消除誤差，必須增大曝氣量，所以Δu取正大。當(dāng)誤差為負(fù)小，誤差變化為正小時(shí)，系統(tǒng)本身具有消除誤差的能力，可以不調(diào)整曝氣量。
3.1.3 模糊推理及其模糊量的非模糊化
　　在模糊控制規(guī)則的指導(dǎo)下，經(jīng)過模糊決策后，得到模糊控制變量Δui：為了對(duì)被控制對(duì)象SBR處理系統(tǒng)施加精確的控制，還需要將模糊控制變量Δui轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的精確量，即曝氣量變化量的準(zhǔn)確量，這就是非模糊化處理過程。
　　上述模糊控制規(guī)則所確定的每一條模糊條件語句都可以計(jì)算出相應(yīng)的模糊控制量ui。例如，由第1條語句所確定的模糊關(guān)系可用式（4）表示：?

　　R=(NBE+NME)×PBu］·［(NBCE+NMCE)×PBu］　　　　　(4)

　　如果此刻采樣所得到的實(shí)際誤差模糊變量為e，誤差變化的模糊變量為ce,根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策，得到模糊控制量為u1:?
　　u1=eo［(NBE+NME)×PBu］·?ceo·［(NBCE+NMCE)×PBu］　　　　(5)
　　同理，可由其余模糊條件語句計(jì)算出相應(yīng)的模糊控制量u2,u3,……,由于各條件語句之間是或的關(guān)系，則控制量的模糊集合u表示為：

　　u=u1+u2+……+un　　　　　　　　　(6)?
　　由式（6）所計(jì)算出的控制量是一個(gè)模糊子集，不能直接應(yīng)用于被控對(duì)象，必須經(jīng)過非模糊化處理轉(zhuǎn)化為精確量。本文采用加權(quán)平均法作為非模糊化處理方法，計(jì)算式如下：

　　這種方法可以充分利用模糊推理結(jié)果、模糊子集提供的有用信息量，得到SBR法曝氣過程的模糊控制表，儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中。
　　上述過程是反應(yīng)進(jìn)行到8～9min，根據(jù)在線檢測(cè)的DO值預(yù)測(cè)進(jìn)水COD濃度，并在第10min對(duì)曝氣量進(jìn)行調(diào)整。為了保證較好的控制效果，可在后續(xù)反應(yīng)過程中繼續(xù)檢測(cè)DO值，并對(duì)曝氣量進(jìn)行再一次調(diào)整。調(diào)整次數(shù)的多少應(yīng)視預(yù)測(cè)進(jìn)水COD濃度的大小及相應(yīng)反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短而定。在有機(jī)物達(dá)到難降解程度時(shí)，DO迅速大幅度升高，這是停止曝氣的信號(hào)。如果在反應(yīng)過程中，頻繁地調(diào)整曝氣量，勢(shì)必使DO始終維持在2.0mg/L左右，而不會(huì)發(fā)生DO迅速大幅度升高的現(xiàn)象，進(jìn)而影響反應(yīng)時(shí)間的控制。因此，試驗(yàn)中根據(jù)表1的試驗(yàn)結(jié)果，在反應(yīng)8～10 min預(yù)測(cè)到進(jìn)水COD濃度后，便相應(yīng)地預(yù)知反應(yīng)時(shí)間。如果預(yù)測(cè)的反應(yīng)時(shí)間在120min之內(nèi)，進(jìn)行兩次調(diào)整，第二次是在反應(yīng)進(jìn)行到30 min，DOs仍取2.0 mg/L，具體的控制方法同前。如果預(yù)測(cè)的反應(yīng)時(shí)間超過120 min，則進(jìn)行三次調(diào)整，第三次是在反應(yīng)進(jìn)行到60 min，DOs仍取2.0 mg/L，具體的控制方法同前。經(jīng)過這樣的方法控制，就可以彌補(bǔ)第一次調(diào)整曝氣量（8～10 min）所造成的誤差，而且不會(huì)影響對(duì)反應(yīng)時(shí)間的控制。
3.2 作為反應(yīng)時(shí)間的控制參數(shù)
　　在反應(yīng)初期（8～10 min），以上述的模糊控制方法對(duì)曝氣量進(jìn)行調(diào)整后，使后續(xù)反應(yīng)過程中DO處于合適的水平。由于SBR法間歇運(yùn)行的特點(diǎn)，當(dāng)有機(jī)物達(dá)到難降解程度時(shí)，DO迅速大幅度升高，在10 min內(nèi)DO便可上升到3.5 mg/L,反應(yīng)結(jié)束時(shí)DO可升到6 mg/L左右。這一變化特點(diǎn)可用模糊語言變量加以描述，以此作為停止曝氣的信號(hào)，故引入了用DO誤差的大小和誤差變化的快慢作為模糊控制器的兩個(gè)輸入變量。SBR法處理石油化工廢水的試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)DO(升高的幅度)＞3.5 mg/L，且DO的變化速率＞0.30 mg/(L·min)時(shí)，反應(yīng)已結(jié)束，應(yīng)停止曝氣，這是建立模糊控制規(guī)則的重要依據(jù)。
　　由于兩種現(xiàn)象中誤差及誤差的變化均為正，可以簡(jiǎn)化對(duì)誤差E、誤差變化CE及控制量u的模糊集和論域的定：
　　E、CE的模糊集均為：{PS，PM，PB}?
　　E、CE的論域?yàn)椋?/FONT>{1，2，3，4，5，6}?
　　而對(duì)控制量u（即曝氣量）而言，只有兩種選擇：一種是維持原來的曝氣量不變，繼續(xù)等待；另一種是立即停止曝氣，不存在改變曝氣量大小的問題。對(duì)輸入變量E和CE進(jìn)行模糊化處理，此時(shí)DO的設(shè)定值DOs取2.0 mg/L。模糊化方法與3.1.1節(jié)中闡述的方法相同，不再重復(fù)。在此僅對(duì)模糊規(guī)則的建立進(jìn)行說明，模糊規(guī)則控制如表3所示。

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