[发明专利]无时滞名义模型下污水处理设备臭氧浓度滑模抗扰控制方法

说明书

本发明属于自动控制领域，公开的是无时滞名义模型下污水处理设备臭氧浓度滑模抗扰控制方法，在整个处理污水的系统中，作为处理污水剩余液的臭氧要通过以自制的PTFE中空纤维疏水膜制作的膜接触组件，与UV耦合成新的膜接触臭氧氧化‑UV工艺，用膜来传输臭氧能提高效率，原系统数学模型为一阶大惯性大时滞系统，为了简化滑模控制器的设计，减小时滞对系统的不利影响，现根据无时滞系统的名义模型来设计滑模控制器，采用扰动观测器预估出系统扰动，大大改善了系统的鲁棒性，有效的提高了系统控制效率与控制性能，减小了干扰对臭氧浓度控制系统的影响。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，基于垃圾剩余液污水处理设备的臭氧浓度控制，提出了一种大惯性大时滞系统的控制方法，以构建的无时滞名义模型及其反馈设计滑模控制器，将该控制器的滑模控制率输入至实际的臭氧浓度控制系统以改善系统性能，减小原系统中时滞对于系统的不利影响，基于原大惯性大时滞系统设计扰动观测器，观测出系统扰动并反馈至前向通道进行补偿，减小系统超调量，提高系统的响应速度，抗干扰能力和鲁棒性。

背景技术

对于目前来说，环境污染成为全世界各个国家地区都需要强烈注意的问题，而对于发展中国家来说，前几十年的工业的高速发展，在快速发展工业的过程中，涌现的许多的污染，而且中国人口居多，所以如何处理垃圾剩余液污水对于国家的发展是必要的，不仅可以减少水污染的排放，而且能促进水源的可再生发展。

臭氧氧化处理污水当前被广泛应用在污水处理系统

(1)有效地去除污水中COD、阴离子洗涤剂及氨氮，而且在常温下，臭氧经过30min左右即可还原成氧气，因而没有任何残留和二次污染。

(2)臭氧可以在生产现场制造，与液氯、次氯酸钠相比，不需要储运环节，减少了操作危险性。

(3)臭氧具有强的氧化作用，反应速度快。臭氧对微生物、细菌、病毒都有良好的灭活和致死作用，它灭活微生物的效果优于氯、氯胺、二氧化氯等消毒剂。同时还能够氧化降解水中的其他污染物质。

(4)水中剩余的臭氧能很快自然分解为氧气，出水中含有较高的溶解氧，排放到受纳水体后不增加水体的负担，并可改善水体的水质，是最洁净的消毒剂。

但是在污水处理过程中，臭氧的浓度也对污水的处理效率以及能量的消耗有着影响。增大臭氧浓度有利于促进臭氧传质，脱色速率及COD去除率随之增快，但矿化效率(ΔCOD/ΔO₃)及臭氧利用率却随之降低。过多的臭氧投加并未导致液相侧臭氧浓度成比例的增加，并且会造成臭氧的剩余。

目前来说，在实际对于臭氧浓度的控制过程中，主要集中在开关控制， PID控制与模糊控制。开关控制是最简单的控制方式，但控制精度极低，波动大，能耗高；而模糊控制需要大量的现场实际经验且没有自学的能力，不能很好的反应过程的实际特性，不能很好的保持臭氧浓度的稳定。

针对于以上提出的问题，本申请题出一种滑模抗扰控制方法，减小系统输出超调量，提高系统的响应速度，抗干扰能力和鲁棒性。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种无时滞名义模型下污水处理设备臭氧浓度滑模抗扰控制方法。

一种无时滞名义模型下污水处理设备臭氧浓度滑模抗扰控制方法，其特征在于，包括：

步骤1、滑模控制器将臭氧实际浓度与设计值的差值作为输入量，输出去除误差之后的无时滞名义模型到扰动观测器；

步骤2、扰动观测器将被控变量和系统输出来对系统扰动进行估计，将观测到的系统扰动前馈至前向通道以达到抑制干扰；

步骤3、低通滤波器滤除高频噪声的有效，对低频干扰进行补偿，并将g(s)的逆模型转换为真分式。