文档介绍：硕士学位论文
(工程硕士)

污水厂自动控制策略研究及实现

WASTEWATER TREATMENT PLANT
AUTOMATIC CONTROL STRATEGY
AND IMPLEMENTATION

包宇彤

哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

工程硕士学位论文

污水厂自动控制策略研究及实现

硕士研究生:包宇彤
导师:刘晓为教授
申请学位级别:工程硕士
学科、专业:集成电路工程
所在单位:微电子科学与技术系
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Dissertation for the Master Degree in Engineering

WASTEWATER TREATMENT PLANT
AUTOMATIC CONTROL STRATEGY
AND IMPLEMENTATION

Candidate: Bao Yutong
Supervisor: Prof. Liu Xiaowei
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Integrated circuit
Affiliation: School of Astronautics
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
活性污泥法是污水处理过程中一种有效的方法,但由于活性污泥过程具
有强耦合、严重非线性及较大时滞等特点,使得对其建模和控制难度较大,
国际水协(IWAQ)根据污水处理过程中的生化反应建立了活性污泥一号模
型( ASM1),为其设计控制器,提高污水处理厂的净水能力成为了迫切要求。
首先,本文对活性污泥一号模型进行机理分析,根据其数学模型搭建被控系
统,确定模型结构;其次,设计模糊 PID 控制器,使曝气池中溶解氧(DO)
浓度控制在一个稳定值附近;再次,将加入了白噪声干扰的传统 PID 控制法
与模糊 PID 控制法做对比。然后,在 Simulink 平台下,搭建了活性污泥法污
水处理过程的仿真系统,并通过对仿真结果的分析,验证了模糊 PID 控制器
对于溶解氧浓度稳定的控制效果。通过自动控制系统这个二次开发平台,面
向不同的水处理工艺,在中间件软件上植入自动控制算法,实现控制策略。
本文的特点在于,结合实际课题,通过对活性污泥法的机理分析及改进,
从整个污水处理的工艺过程入手,为活性污泥处理过程的重要环节——溶解
氧浓度控制设计了节能有效的控制器,以保证整个工艺流程的性能达到最优。
这些工作将对实际污水处理过程中的溶解氧浓度控制问题起到一定作用,在
帮助污水处理厂在稳定出水水质、节约氧气消耗、提高水处理经济效益方面
做出了一定的贡献。

关键词:污水处理;溶解氧浓度;活性污泥法;PID 控制;模糊 PID 控
制

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Activated sludge process of sewage treatment is an effective method, but the
activated sludge process coupled with a strong, serious and large nonlinear delay
characteristics, making them difficult to modeling and control, International
Water Association (IWAQ) wastewater treatment process based on biochemical
reactions in the