模糊控制在V型滤池恒水位运行的应用

存储 空间 。 同时也 在于 当输 入 值 变 化 时 ， 角 形 状 三 的隶 属 函数 比正态 分布 和其 他隶 属 函数 具有 更 大 的
灵敏性 。
２ ３ 确 定 模 糊 规 则 ．
模 糊规 则见 表 １ 。
表 １ 模 糊 规 则
ＮＢ
ＮＳ
Ｏ
ＰＳ
ＰＢ
ＮＢ ＮＳ ０
处 理 工 艺 的 自动 化 控 制 研 究 工 作 。
收 稿 日期 ： ０ １年 １ １ ｌ ２１ 月 ２Ｅ
表 １中 ， ＝负 大 ， ＝负 小 ， 一零 ， Ｓ ＮＢ ＮＳ ０ Ｐ 一正
小 ， Ｂ＝正大 。其 中 ， 代 表 Ｎｅ ａｉｅ； Ｐ Ｎ ｇｔ ｖ Ｐ代表 Ｐ ｓ ｏ—
（ Ｗ ａｅ １． ｔ ｒＳｕｐｐ ｙ Ｃｅ ｅ ｌ ｎｔ ｒｏｆＬＦＥＴＤＺ ，Ｌａ ｇｆ ｎｇ ０６ ０１， Ｃｈｉａ； ｎ ａ ５０ ｎ
２ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＥｌ ｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ． ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｅ ｔ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｙａ ｓ ａ ｉｅ ｓｔ ，Ｑｉ ｈ ａ ｇ ａ ６ ３ ０，Ｃｈ ｎ ） ｔ ｎ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｎ ｕ ｎ ｄ ｏ０ ６ ０ ｉａ
Ｒ — Ａ × Ｂ × Ｃ
若 任意 给定 输入 Ａ ， 则输 出 ： Ｂ ，
关 键 词 ： 型 滤 池 ； 糊 控 制 ；自动 化 控 制 ； 水 位 Ｖ 模 恒
中 图 分 类 号 ： ０ ． ＴＰ ２ ２ ７
文 献标 志码 ： Ｂ
ＳＵ Ｎ Ｃｈｅ ｙｕ ｎ ｎ
Ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｐｌｃ ｔｏ ｆＯｐｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｔ ｎ ａ ｅ ｖ ｌＶ—ｙｐ ｌｅ ｙ Ｆｕ ｚ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔｏ ｆＣｏ ｓ ａ ｔＷ ｔ ｒ Ｌｅ ｅ ｔ ｅ Ｆｉｔ ｒ ｂ ｚ ｙ Ｃｏ ｔ ｏ
模 糊控 制器 的输 入 、 出变量 都是 精确量 ， 糊 输 模 推 理是 针对 模糊 量进 行 的 ， 因此 ， 制器 首先要 对 输 控
入 量进 行模 糊化 处理 。
本 控制 器 中各语 言变 量 的论域 如下 ：
Ｖ 型滤 池正 常恒 水 位 运 行 液 位 为 ０ ５ｍ， 系 ． 其
模 糊 控 制 在 Ｖ 型 滤 池 恒 水位 运 行 的 应 用
孙 辰 昀
（ ＿廊 坊 经 济 技 术 开 发 区供 水 中 心 ，河北 廊 坊 ０ ５ ０ ；．燕 山大 学 电 气 工 程 学 院 ，河 北 秦 皇 岛 Ｏ ６Ｏ ） １ ６０１２ ６ ３ ０
摘 要 ： 针对 Ｖ 型 滤池 恒水 位运 行 的 自动化控 制 出现 的 问题 ， 通过 采 用模 糊控 制措 施 ， 效地 改善 了 有 运行 状 况 。模 糊控 制 比传 统的 Ｐ Ｄ控 制 具有 更好 的 鲁棒性 ， Ｉ 为有 效控 制恒 定水 位提 供 了新 的 思路 。
一
期３ ０ ×１ ｍ。 ｄ 其 中 ， 处 理 采 用 陶粒 生物 滤池 ／， 水
１ 控 制原 理
模糊 控 制把 控制 对 象作 为 “ 箱 ” 先 把人 对“ 黑 ， 黑
加 Ｖ 型 滤池 的工 艺 ， 型 滤池 的出水 阀采 用 电 动 可 Ｖ 调 节 蝶 阀 ， 过 Ｖ 型 滤 池 的 液 位 控 制 调 节 阀 的开 通 关 。这种 运行 模 式 使 阀 门不 仅 开关 频 繁 ， 且 由 于 并 Ｖ 型滤 池作 为控 制对 象具 有 复杂性 、 线性 等特 性 ， 非
ｉｖ Ｂ代 表 Ｂｇ ； ｔ ｅ； ｉ ｉ Ｓ代表 Ｓ ｌ ； ｍａｌ ０代 表 Ｚ ｒ 。 ｅｏ
２ ４ 确 定 关 系 矩 阵 ．
责任 编辑
李超
由 表 １可 知 ， 系 统 为 双 输 入 单 输 出 系 统 ， 此 ２个
模 糊输 入为 误差 ｅ 误 差 变化 ｅ ， 糊 输 出 为 。模 ， Ｃ模 糊 关系 可 以用“ Ａ 且 Ｂ 则 Ｃ” 若 型条 件语 句 表 示 ， 则 系统 的模 糊 关系 为 Ｒ：
滤 池正 常使用 。为保 证 滤 池 运 行 稳 定 ， 少 设 备 的 减 无用 消耗 ， ２ １ 于 ０ ０年 对 Ｖ 型 滤 池 的 自动 化 控 制 进 行调 整 ， 下面介 绍 滤 池 恒水 位 运 行 的 自动 化 调 整 的
情况 。 在 自动 化 调 整 的 过 程 中 ， 现 温 度 、 量 、 及 发 水 以
［］陈 立 平 ， 云 清 ， 卫 群 ， ． 械 系 统 动 力 学 分 析 及 ７ 张 任 等 机 ＡＤＡ ＭＳ应 用 教 程 ［ ． 京 ： 华 大 学 出版 社 ，０ ５ Ｍ］ 北 清 ２０．
［］张 洪 国． 拟 样 机 综 述 Ｅ ］ ８ 虚 Ｊ ．机 电 产 品 开 发 与 创 新 ， ０８ ２ ０
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｔ ｐ ｉ ｅ ， ｚ ｙ Ｃｏ ｔ ｏ ， ｔ ｏ ｔ ｏ ，Ｃｏ ｓ ａ ｔｗａ ｅ ｅ ｅ ｙ ｗ ｒ ｓ Ｖ－ｙ ｅ ｆ ｔ ｒ Ｆｕ ｚ ｎ ｒ ｌ Ａｕ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｌ ｎ ｔ ｎ ｔ ｒｌ ｖ ｌ
廊 坊 开发 区污水 厂始 建 于 ２ ０ ０ ８年 ， 理能 力为 处
（ ５）： ２９ ３ １ １ ０．
责 任 编 辑 吕 菁
《 技 术 新 工 艺 》・ 字 技 术 与 机 械 加 工 工 艺 装 备 ２ １ 新 数 ０ １年 第 ４期
・２ ・ ７
输ห้องสมุดไป่ตู้ 量偏 差 、 差 变 化 率 Ｃ 偏 Ｃ的模 糊 化 分 述 如
下：
Ｃ （ 一 Ａ Ｘ Ｂ Ｒ ）。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃｏ ｉ ｒｎｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏｃ ｕｒ ｉ ｓｒ ｃ ： ｎｓｄｅ ｉ ｈ ｒ ｂｌｍ ｃ ｒｎｇ ｗｈｅ ｃ ｓ ａ ｗａ ｅ ｅ ｅ ｔ ｐｅ ｆｌｅｒａｕ ｏ ｃ ｎｔｏｌ ｒ ａｉｅ ｔ ｅ ｕ ｎ ｏｎ ｔ ｎｔ ｔ ｒ ｌ ｖ ｌＶ－ ｙ ｉ ｔ — ｏ ｒ ， ｅ ｌ ｄ ｂｅ ｔ ｒ ｒ ｎ— ｔ ｚ ｎｉ ｕ ｚ ｏ ｒ ． Ｆｕｚ ｙ ｃ ｎｇ ｂｙ ｆ ｚ ｙ ｃ ｎｔｏ１ ｚ ｏｎｔｏｌｉ ｏｒ ｏｂｕｓｎｅ ｓ ｔ ａｎ ＰＩ ， Ｏ ｉ ｐｒ ｉ ｅ ｎ ｎ ｗ ｒ ｓｍ ｅ ｒ ｔ ｓ ｈ Ｄ Ｓ ｔ ｏｖ ｄ ｄ ａ ｅ ｗａｙ ｆ ｏ ｒ ｌｉｇ ｃ ｓ ａ ａ ｅ ｏｒｃ ｎｔ ｏ ｌｎ ｏｎ ｔ ｎｔｗ ｔ ｒ ｌｖ １ ｅ ｅ．
２ ５ 输 出 量 的 反 模 糊 化 ．
２ １ 论 域 的 确 定 ．
模 糊 控 制器 的推 理输 出必 须 经过 精 确化 处 理 ， 完 成模糊 量 到精 确量 的转 化 ， 能 作 为 反 馈送 到被 才 控 对象 。 因此 ， 确 化 也 即反 模 糊 化 是 模糊 控 制 器 精 的重 要功 能 。经过 模 糊 推 理 后 ， 定 的 ３个 修 正 参 整 数要 进行 去模 糊化 ， 得精确 量 以计算 输 出控制 量 。 取 去模 糊化 有 多种 方 法 ， 如 最 大隶 属 度 法 、 心 法 、 例 重
以上各 变量 的模糊 量 分别 为 ｅＣ ， ，Ｃ 。 模糊 量 ｅ 模糊 量 ｅ 、 Ｃ和 模 糊 输 出量 “的论 域 为
［ ， ， ， ， ， ； 差 Ｐ 偏差 变 化 率 Ｃ 一２ 一１ ０ １ ２ ］ 偏 及 Ｃ和 的
模糊 子集 为 ｛ Ｓ Ｐ 。 ＮＢ ＮＳ０Ｐ Ｂ｝ ２ ２ 隶 属度 函数 的选 取 ． 选 取 三 角 形 作 为 Ｐｅ 、ｃ和 甜隶 属 函 数 的 曲线 ， 图 ２所 示 。这 如 不仅 出于 它形状 简 单 ， 计算工 作 量少 ， 可节 约 图 ２ 、 和 “ ｅ Ｃ ｅ 隶属度函数曲线
ＰＢ ＰＢ ＰＢ
ＰＢ ＰＳ ＰＳ
ＰＳ ＰＳ ０
ＰＳ Ｏ ＮＳ
０ ＮＳ ＮＢ
图 ３ 自控 实现 原 理 图
ＰＳ
ＰＢ
ＰＳ
０
０
ＮＳ
ＮＳ
ＮＳ
ＮＳ
ＮＢ
ＮＢ
ＮＢ
作 者 简 介 ： 辰 昀 （ ９２） 男 ， 程 师 ， 要 从 事 供 水 、 水 孙 １８一， 工 主 污
依赖 于被 控对 象 的数 学模 型 ， 是 依 赖 于实 际人 员 而
建 立 的模 糊规 则 。
上次 反 冲洗时 间长 短 ， 至 是 风 速 都 对 滤 池 的 渗水 甚 速度有 一定 影 响 ， 以只能 简化 成 １ 单 输 入一 输 所 个 单 出 的模 型 。但是 由 于实 际 情 况 偏差 很 大 ， 致 控 制 导
统 偏差 为 ：
取 中位数 法等 。本 控制 器 中采用 重心 法求取 输 出量 的精 确值 ， 心法也 称力 矩法 ， 是对模 糊 推理 的结 重 它
果 中所 有 的元 素求 取重 心元 素 的方法 。重 心法 把模 糊量 的重 心 元 素 作 为 反 模 糊 化 之 后 得 到 的 精 确 值 “ 是 。重 心 元素 的求 取公 式如下 ： （）
∑ （ ） “
一
８ 一运行 所需 恒定 液位 ０ 实 际液 位 ｈ 走 一 （） ｅ 为偏 差 变化 率 ， 体 根 据 前 后 ２个偏 差 相 减 Ｃ 具
求得 ； Ｐ的基 本论 域 为 ［ ． ， ． ］ ｅ 一０ ５ ０ ５ ；Ｃ的基 本
论域 为 ［ ，１ 的基本 论 域为 ［ ． ，． ］ 一５ ５ ； 一０ ２ ０ ２ 。
情况 下 ， 好 地适 应新 系统 。 更
图 １ 模 糊 控 制 器 结 构
［ ］祖 旭 ． 拟 样 机 技 术 及 其 发 展 Ｅ ］ 农 业 机 械 学 报 ， ０ ４ ６ 虚 Ｊ． ２ ０
（ ３）： ６ ． １８１ ７１
作 者 简 介 ： 作 万 （ ９ ９ ） 男 ， 程 师 ， 程 硕 士 ， 要 从 事 杨 １ ７ 一， 工 工 主 化 工 设 备 设 计 和 项 目管 理 工 作 。 收 稿 日期 ：０ ０年 １ ２１ Ｏ月 ２ ７日
１
丽
得 出模糊 判决 后 的清 晰 量ｕ ｋ ， 而得 到 模 糊 （） 从
控制 表格 。
＿／／／ ／ 、＾ ＾ ＿ ＼ ＼＼＼
／Ｐ ０ ｓＰ × Ｖ ＼＼ ／ Ｂ
．
３ 自 控 实 现
在 上 位 机 中建 立 １个 相对 应 的模 糊控 制 表 格 ， 根 据液 位计 测量 出 的液位 ， 算 出相应 的 和 ｅ ， 计 ｃ 然 后 上位 机根 据相 应 的表格 得 出输 出 ， Ｐ Ｃ发 出指 向 Ｌ 令 ， 可调 节气 动 阀进行操 作 ， 图 ３ 示 。 对 如 所
效 果很 差 。
２ 确 定 模 糊 控 制器
模 糊 控制 器 的结构 如 图 １所示 。
采 用模 糊 控 制 相 对 于传 统 的 Ｐ Ｄ控 制 优 点 在 Ｉ
于 ， 以 在 系 统 产 生 变 化 （ 如 由 于 气 候 原 因 和 使 用 可 例
时问等 因素 造成 相关 参数 变化 ） 不 需要 人 为调 整 的 、
模 型 并 不 能 完 全 建 立 ， 成 水 位 波 动 较 大 ， 而 影 响 造 从
箱” 的操 作 经验 用语 言描 述成 “ 糊规 则 ” 让机 器 根 模 ，
据这 些规 则 模 仿 人 进 行 操 作 ， 而 实 现 自动 控 制 。 从 为此 ， 糊理 论 给 出了一 套 系统 而有效 的方法 ， 以 模 可 将人 类 自然 语言 转 化 成 数 字或 者 数 学 函数 ， 机 器 让 能识 别 、 处理 和利 用 。模 糊 控 制是 １种 基 于 自然 语 言控 制规 则 、 糊 逻辑 推理 的计算 机控 制技 术 ， 模 它不