[发明专利]一种水处理混凝投药复合预测控制方法

说明书

技术领域

一种水处理混凝投药复合预测控制方法，涉及水处理混凝投药控制方法领域。

背景技术

混凝是水厂工艺中的关键技术，直接影响水厂制水质量，而影响混凝效果的重要因素是混凝剂药量的投加量。精确的控制投药不但可以保证出水质量，而且对于降低制水成本有重要意义。目前投药控制尚存在以下问题：

1、在混凝检测方面，国内主要基于流动电流仪等仪器对出水浊度进行间接检测，虽然能快速反映出水浊度的变化，但这种仪器对各种水质参数存在交叉，因此抗干扰能力差，工艺条件要求高，调校麻烦，维护困难，该项技术应用受限。

2、在控制方法上国内采用闭环PID控制，由于混凝投药过程具有非线性、时变、大滞后的特点，PID控制很难取得好的效果。

3、许多研究部门提出各种智能控制策略，如模糊控制、神经网络控制等，这些控制算法处于实验研究和仿真层面，尚未工程化。

为解决以上问题，有必要设计一种水处理混凝投药预测控制方法，达到以下目的：

1、给出一种实用的混凝投药控制工程方法。该方法用预测控制技术，解决混凝过程的非线性、不确定对象的复杂控制问题，用反馈与前馈相结合提高控制精度。

2、方法中可对水源水质作预报，其预报结果即在复合控制中的前馈控制中应用，又可为水厂的科学管理提供依据。

3、该方法在保证稳定的出水质量的前提下，可实现节药功能，从而降低水厂的制水成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种水处理混凝投药复合预测控制方法，以解决混凝过程的非线性、不确定对象的复杂控制问题；由于源水水质采样通常有一定的时间间隔，导致出现物理上不能实现的超前项需要对水源水质作预报的问题。

本发明通过下述步骤实现：利用复合预测控制模型，通过检测水处理混凝过程的源水浊度和出水浊度，结合出水水质设定值，输入复合预测控制模型求得水处理混凝投药量的即时控制量，所述复合预测控制模型的建立包括以下步骤：

一、混凝过程建模利用典型信号响应与最小二乘结合的原理，建立混凝过程的内扰模型和外扰模型，内扰模型是以投药量为输入量，以水处理混凝出水浊度为输出量，外扰模型是以源水浊度为输入量，以水处理混凝出水浊度为输出量，内扰模型为设计反馈预测控制所用，外扰模型为设计前馈预测控制所用。所建立的模型为有滞后的双惯性对象，其用以下模型描述：

公式一：G(s)=Ke-τs(T1s+1)(T2s+1)]]>

其中K为比例系数，τ为纯延迟时间，T₁和T₂为双惯性的时间常数。K、τ、T₁、T₂可用以下关系求得：

公式二：V＝Uθ+Ω