自来水厂污水处理自动控制系统设计研究自来水厂污水处理自动控制系统设计研究4污水PH值的调节与控制方法研究4.1PH值控制要求国家环保部门对污水处理厂的水质参数有明确的要求，废水排放的P州值应控制在6.5一7.5之间。在污水处理系统中，必须采用在线处理方法，即一边排放一边处理。流入到中和调节池的污水水质情况可能非常复杂，污水的水质有时呈现酸性，有时呈现碱性。因此需要一边检测PH值，一边控制阀门进行相应的加药操作，使得水质达到中性。PH值的准确控制一直是控制领域中的难题，主要原因如下：(1)污水处理过程中酸碱中和反应其实是一个比较缓慢的反应，并且会呈现出非常严重的非线性特点：(2)当反应池的池水容量很大时会导致中和过程存在时间滞后性：(3)随着浓度和流量的不断变化水体的各离子浓度会时刻改变：(4)PH传感器放置的位置不合理也会造成的测量数据的时滞现象。如何及时有效控制PH值是解决该控制问题的关键，考虑到采用人工控制的方式很难完成控制要求，因此需要采用自动化装置进行控制。通过控制加药阀门进行水体酸碱度的调节是一个复杂的、强迟滞性控制过程。中和过程受加药浓度梯度、水体流速、反应釜体积、温度、传感器的灵敏度以及变送器与加药口之间的距离等因素影响，因此控制系统的传递函数非常复杂，很难利用数学模型进行精确的表述。参考左旭岩等人在研究控制化工污水PH值控制时对被控制对象的传递函数等效成两阶纯滞后惯性环节。本文将传递函数简化为公式4-1：(4-1)自来水厂污水处理自动控制系统设计研究4.2P1D控制PID控制技术是目前各种工业过程控制中采用最多的一种方式，因为PID控制技术具有结构简单、鲁棒性好、物理意思清晰等特殊优点，当下已经占据了工业控制技术领域的市场主导地位，尤其是当现场控制能够建立一个数学化模型时，控制效果才会得到更好。但是鉴于常规PID控制器往往很难完成在线参数的整定，所以针对非线性强和时滞性较差的系统，有时难以达成预期的控制。PID分别代表的意义为：比例、积分、微分。其中P的物理含义是指控制调节的斜率，也是指曲线上升速度。积分参数I的几何含义是指积分震荡所需要的调节时间，微分参数D的几何含义是指控制偏差，也就是曲线的振荡幅度。PID控制方式是最早应用到实际的控制策略，它分为数字式PID控制方式和连续式PID控制方式两种。由于连续控制系统在技术上已经非常成熟，所以其应用非常广泛，长期以来它都是使用最多的控制结构。连续式PID控制器的优点是：参数整定方便、结构灵巧，可以满足绝大多数控制要求。由于目前计算机程序已经变得越来越灵活，因此数字式PID控制的应用前景比连续式PID控制更好。4.3P1D控制器的设计MATLAB是一款高科技计算软件，它具备的功能主要是数值分析、矩阵计算、可视化、交互式程序设计和非线性动态系统的建模和仿真。在常用的控制方法中，PID算法是普遍的一种控制方法，在工业自动化控制中得到广泛应用，使用PID算法对PH值进行控制。打开MATLAB软件，点击工具栏中的Simulink,选择Blank Model,建立PID控制的仿真模型，仿真结构图如图4-1所示。1图4-1PID控制器仿真结构图对PID参数进行整定，在P为0.5，I为0.15，D为0.1的时候控制效果最好，仿真曲线如图4-2所示。