一种基于模糊PID算法的生物除臭控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模糊PID算法的生物除臭控制方法及装置，该方法包括将生物除臭系统出口臭气值与目标臭气值的差值和误差变化率作为模糊控制器的输入量；根据输入量进行模糊化处理，根据输入量划分相应的数值区间，规定模糊集，确定模糊规则表；将模糊规则表中的模糊规则用乘积推理机，解模糊策略中心平均解模糊器组合，根据模糊控制器的输入获得模糊控制器的输出校正参数值；根据校正参数在线调整除臭系统中离心风机变频器的PID控制器、营养液泵变频器PID控制器、生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器的控制参数。本发明专利技术能实现自适应调控当前情况下的最优PID控制参数，能够对生物除臭装置的出口臭气更加精确地进行控制，自适应调节出口臭气浓度。自适应调节出口臭气浓度。自适应调节出口臭气浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊PID算法的生物除臭控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及生物除臭控制领域
，具体涉及一种基于模糊PID算法的生物除臭控制方法及装置。

技术介绍

[0002]恶臭气体广泛产生于工农业生产、污水、污泥及垃圾处理过程中。目前，对于净化处理恶臭气体的方法中，生物处理法应用比较广泛。但是在实际的生物除臭生产运营当中，存在生物除臭难以发挥最大的效用，除臭效率低等情况；目前大部分生物除臭系统通过人的感官对臭气认知度来调节系统的风机或是水泵的变频器，而生物除臭系统的生物模块对臭气的处理包含一定的时滞性，这样系统的控制具有一定的滞后性和效果调节的不确定性，控制无法随臭气浓度的变化做出相应调整，控制曲线易发生震荡，不能提供良好的控制性能以适应不断变化的进气臭气浓度。

技术实现思路

[0003]为了克服现有的生物除臭系统控制的不足之处，本专利技术提供一种基于模糊PID算法的生物除臭控制方法及装置，能够将生物除臭装置的处理效果调节到最佳范围内。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种基于模糊PID算法的生物除臭控制方法，包括：
[0006]将生物除臭系统出口臭气值与目标臭气值的差值和误差变化率作为模糊控制器的输入量；
[0007]根据输入量进行模糊化处理，根据输入量划分相应的数值区间，规定模糊集，确定模糊规则表；
[0008]将模糊规则表中的模糊规则用乘积推理机，解模糊策略中心平均解模糊器组合，根据模糊控制器的输入获得模糊控制器的输出校正参数值；
[0009]根据校正参数在线调整除臭系统中离心风机变频器的PID控制器、营养液泵变频器PID控制器、生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器的控制参数；所述离心风机变频器PID控制器用于控调节制离心风机的风量；所述营养液泵变频器PID控制器用于控制调节营养液的投加流量；所述生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器用于控制调节生物滤池的循环水的PH值和电导率。
[0010]进一步地，在出口臭气值达不到目标臭气值的情况下，通过营养液泵变频器PID控制器来在线调节营养液投加流量以及通过生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器来在线调节生物滤池的循环水的PH值和电导率控制在设定的范围内；在出口臭气值达到目标臭气值的情况下，通过营养液泵变频器PID控制器来在线调节营养液投加流量，通过生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器的控制参数来在线调节生物滤池的循环水的PH值和电导率，同时通过离心风机变频器PID控制器调节离心风机的风量，使得生物除臭系统以最小能耗达到目标臭气值。
[0011]进一步地，将在线检测生物除臭系统进出口的臭气值，风量，生物滤池的喷淋水箱PH值、电导率值，营养液的流量值，排水阀门开度数据来作为离心风机变频器的PID控制器、营养液泵变频器PID控制器、生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器相对应的反馈值。
[0012]进一步地，所述模糊控制器的输出校正参数值，即K
pn
′
、K
in
′
、K
dn
′
，则PID的参数调节公式为为：
[0013]K
pn
＝k
pn0
+K
pn
′
[0014]K
in
＝k
in0
+K
in
′
[0015]K
dn
＝k
dn0
+K
dn
′
[0016]其中，，K
pn
′
、K
in
′
、K
dn
′
为调节PID控制的三个参数修正量，k
pn0
、k
in0
、k
dn0
为预设的标准初值，K
pn
为比例作用系数，K
in
为积分作用系数，K
dn
为微分作用系数；离心风机变频器PID控制器校正参数值k
p1
′
，k
i1
′
，k
d1
′
，营养液泵变频器PID控制器校正参数值k
p2
′
，k
i2
′
，k
d2
′
，生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器校正参数值k
p3
′
，k
i3
′
，k
d3
′
[0017]进一步地，所述根据输入量进行模糊化处理包括：
[0018]将出口臭气值与目标臭气值的误差，出口臭气值与目标的臭气值的误差变化率作为模糊控制器的输入量划分到某个数值区间，将输入的误差e和误差的变化率e
c
分别划分为若干个等级并建立模糊子集；
[0019]根据生物除臭控制系统的实际情况，取偏差e和偏差的变化率e
c
的模糊论域均为[
‑
6，6]，存在三个模糊语言变量E1，E2，E3，因此具有三个隶属度函数μ
E1
(e)，μ
E2
(e)，μ
E3
(e)，同样的误差变化率e。也存在三个模糊语言变量Ec1，Ec2，Ec3，对应的隶属函数为μ
Ec1
(ec)，μ
Ec2
(ec)，μ
Ec3
(ec)。
[0020]进一步地，将输入的误差e和误差的变化率e
c
分别划分为若7个等级并建立模糊子集：E＝{NL，NM，NS，ZE，PS，PM，PL}，分别对应负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；而Ec＝{NL，NM，NS，ZE，PS，PM，PL}，分别对应负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。
[0021]进一步地，所述中心平均解模糊器公式如下：
[0022][0023]其中，y
l
为第l个模糊集的中心，ω
l
为其高度。
[0024]进一步地，所述离心风机变频器的PID控制器、营养液泵变频器PID控制器、生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器的控制参数的在线调节公式分别为：
[0025][0026][0027][0028]其中，μ
E
(e)为对于论域中的出口臭气值与目标臭气值的误差e的隶属函数，μ
Ec
(ec)为对于论域中的出口臭气值与目标臭气值的误差变化率ec的隶属函数，分别为K
pn
′
、K
in
′
、K
dn
′
相应模糊集的中心，即为离心风机变频器K
p1
′
、K
i1
′
、K
d1
′
的模糊集的中心，为营养液泵K
p2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊PID算法的生物除臭控制方法，其特征在于，包括：将生物除臭系统出口臭气值与目标臭气值的差值和误差变化率作为模糊控制器的输入量；根据输入量进行模糊化处理，根据输入量划分相应的数值区间，规定模糊集，确定模糊规则表；将模糊规则表中的模糊规则用乘积推理机，解模糊策略中心平均解模糊器组合，根据模糊控制器的输入获得模糊控制器的输出校正参数值；根据校正参数在线调整除臭系统中离心风机变频器的PID控制器、营养液泵变频器PID控制器、生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器的控制参数；所述离心风机变频器PID控制器用于控调节制离心风机的风量；所述营养液泵变频器PID控制器用于控制调节营养液的投加流量；所述生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器用于控制调节生物滤池的循环水的PH值和电导率。2.如权利要求1所述的基于模糊PID算法的生物除臭控制方法，其特征在于，在出口臭气值达不到目标臭气值的情况下，通过营养液泵变频器PID控制器来在线调节营养液投加流量以及通过生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器来在线调节生物滤池的循环水的PH值和电导率控制在设定的范围内；在出口臭气值达到目标臭气值的情况下，通过营养液泵变频器PID控制器来在线调节营养液投加流量，通过生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器的控制参数来在线调节生物滤池的循环水的PH值和电导率，同时通过离心风机变频器PID控制器调节离心风机的风量，使得生物除臭系统以最小能耗达到目标臭气值。3.如权利要求1所述的基于模糊PID算法的生物除臭控制方法，其特征在于，还包括：将在线检测生物除臭系统进出口的臭气值，风量，生物滤池的喷淋水箱PH值、电导率值，营养液的流量值，排水阀门开度数据来作为离心风机变频器的PID控制器、营养液泵变频器PID控制器、生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器相对应的反馈值。4.如权利要求1所述的基于模糊PID算法的生物除臭控制方法，其特征在于，所述模糊控制器的输出校正参数值，即K
pn
'、K
in
'、K
dn
'，则PID的参数调节公式为为：K
pn
＝K
pn0
+K
pn
′
K
in
＝K
in0
+K
in
′
K
dn
＝K
dn0
+K
dn
′
其中，K
pn
'、K
in
'、K
dn
'为调节PID控制的三个参数修正量，K
pn0
、k
in0
、k
dn0
为预设的标准初值，K
pn
为比例作用系数，K
in
为积分作用系数，K
dn
为微分作用系数；离心风机变频器PID控制器校正参数值k
p1
′
，k
i1
′
，k
d1
′
，营养液泵变频器PID控制器校正参数值k
p2
′
，k
i2
′
，k
d2
′
，生物滤池喷淋水箱的阀门开度PID控制器校正参数值k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍耀桓，宋旭，何智才，何国鹏，黎智贤，郑理慎，陈志平，
申请(专利权)人：广东省南方环保生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：