基于PLC的油田污水处理模糊控制系统(中）

3 模糊控制原理
控制系统采用“双入单出”的模糊控制器[1]。输入量为pH值给定值与测量值
的偏差e以及偏差变化率ec，输出量为向加药泵供电的变频器的输入控制电压u。
图3—1为模糊控制系统的方框图［2］。控制过程为控制器定时采样pH值和pH值变化率与给定值比较，得pH值偏差e以及偏差变化率ec，并以此作为PLC控制器的输入变量，经模糊控制器输出控制变频器输出频率n，从而改变加药量使pH值保持稳定。[img]20055249574249428.jpg[/img]
模糊控制器包括输入量模糊化、模糊推理和解模糊3个部分。E和Ec分别为e
和ec模糊化后的模糊量，U为模糊控制量，u为U解模糊化后的精确量。
3．1 输入模糊化
在模糊控制器设计中，设E的词集为［NB，NM，NS，N0，P0，PS，PM，PB］
［3］，论域为［－6，－5，－4，－3，－2，－1，0，＋1，＋2，＋3，＋4，
＋5，＋6］；Ec和U的词集为［NB，NS，NM，0，PS，PM，PB］，论域为［－6，
－5，－4，－3，－2，－1，0，＋1，＋2，＋3，＋4，＋5，＋6］。令
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－1），pH0表示期望值。然后，将e、ec和u模糊化，根据pH值控制的经验可得出变量E、Ec和U的模糊化量化表。表3—1为变量E的赋值表。[img]20055249593022693.jpg[/img]
3．2 模糊决策和模糊控制规则
总结污水处理过程中pH值的控制经验，得出控制规则，如表3—2所示。选
取控制量变化的原则是：当误差大或较大时，选择控制量以消除误差为主。而当误差较小时，选择控制量要注意防止超调，以系统的稳定性为主。例如，当pH值低很多，且pH值有进一步快速降低的趋势时，应加大药剂的投放量。可用模糊语句实现这条规则（IFE＝NB ANDEc＝NB THEN U＝PB）。当误差为负大且误差变化为正大或正中时，控制量不宜再增加，应取控制量的变化为0，以免出现超调。一共有56条规则。每条规则的关系Rk可表示为：[img]20055241001873285.jpg[/img]
7）根据每条模糊语句决定的模糊关系Rk（k＝1，2，…，56），可得整个系统控制规则总的模糊关系R。[img]20055241004961046.jpg[/img][img]2005524101010377.jpg[/img]
3．3 输出反模糊化
根据模糊规则表取定的每一条模糊条件语句都计算出相应的模糊控制量U，
由模糊推理合成规则，可得如下关系：[img]20055241012441677.jpg[/img]