论文部分内容阅读
随着社会经济的高速发展和城市化进程的加快,水污染问题日趋严重,研制高效节能的废水处理工艺是解决水污染问题的措施之一。本论文在国内外废水处理技术发展的基础上,提出了基于高压旋喷泵的射流溶气工艺的气浮净水方案。该气浮净水方案可精确地控制气体的流量使其达到最佳,在提高单位体积溶气水进而提高系统溶气效率的同时,还要保证整个溶气系统运行的稳定性。因此,研究开发可实现气体流量实时自动控制系统对保证高压旋喷射流净水系统高效运行起着重要的作用。
本论文首先从溶气效率、经济成本等方面对几种典型的加压气浮净水工艺进行了比较,在现有工艺的基础做出改进,提出了高压旋喷射流溶气工艺。然后,从本工艺过程研制的实际需要出发,提出了以单片机为核心的根据旋喷加压系统输出压力进行气体流量测量控制技术方案,开发了控制系统的软硬件。
硬件设计选用高性能的AT89S51单片机为核心处理器,涡街流量计和光电转速计分别用于气体的体积流量和电动机转速的测量。为使得流量计和转速计测量的输出信号与单片机的输入信号相匹配,在输入通道中设计了I/V转换和ADC0809模数转换电路;为使单片机输出信号与执行机构电动调节阀的信号相匹配,在输出通道中,设计了V/I转换电路和DAC0832数模转换电路。在人机交流中,为了便于观察,采用8279连接键盘数码管显示接口,用于显示流量值。
在控制算法方面,根据控制对象的特点,将模糊算法和PID算法相结合,设计了一个“双输入三输出”的二维模糊自适应控制器,用于控制调节阀的开度达到调节流量的目的。
设计了系统软件,主要进行数据采集、数据处理、流量控制、数据输出、数据显示等模块程序化设计,并采用C语言、汇编语言对部分程序做了编程。
在MATLAB环境下,应用Fuzzy工具箱和Simulink工具箱对系统进行了仿真,通过对旋喷加压射流溶气工艺及其控制系统的仿真试验,分析可以看出,模糊自适应PID控制比传统PID控制的稳定性、动态响应好。
本论文开发的旋喷加压溶气气体流量控制系统,以单片机为核心,并将模糊自适应控制技术应用其中,与传统的溶气系统相比,使系统结构简单、稳定可靠、实时性好且调试方便,提高了整个溶气系统的运行效率和稳定性。