摘要
本文介绍了污水处理控制系统的国内外发展状况；论证了模糊控制系统的实用性；针对污水处理中溶解氧的变化无规律可循的特征，设计了一套以溶解氧浓度为控制对象的模糊控制系统。
整个控制系统由模糊控制器、鼓风曝气系统、变频调速装置和溶解氧测试仪组成。所设计的模糊控制器是一个以AT89C51单片机为核心，引入积分环节的二维模糊控制器。用MATLAB软件离线生成了在控制中起重要作用的模糊控制表；通过对模糊控制器的软硬件的设计、调试和仿真，得到了预期的效果；并对影响其性能的量化因子进行了理论分析。
溶解氧模糊控制系统为污水处理的溶解氧浓度的自动控制提供了一条切实可行的途径。它不仅解决了污水处理中溶解氧浓度数学模型难确立的问题，而且能够克服一般的二维模糊控制器仅有较好的动态特性，而无法消除静态误差的缺陷。
The development of control system of wastewater disposal at home and abroad was introduced, and the practicability of fuzzy control system was demonstrated. Aiming at the characteristic that dissolved oxygen changes irregularly in wastewater disposal. A suit of fuzzy control system whose control parameter is dissolved oxygen was designed.
The control system consists of fuzzy controller, blast and aeration system, frequency control equipment and DO tester. The integration element was introduced into the designed fuzzy controller, and its primary part is the singlechip of Type AT89C51. The fuzzy control table that is of great importance in control was calculated off line with software MATLAB. The anticipative results were obtained via the design and simulation of the controller. In addition, the quantifying genes that influence its performance were analyzed theoretically.
The dissolved oxygen fuzzy control system provides an available way for the automatic control for DO in wastewater treatment. It not only can resolve the problem that it is difficult to establish the mathematic model of the dissolved oxygen concentration, but also can overcome the drawback that the general planar controller can't eliminate the static receiver error, but only has good dynamic characteristic.
引文
[1] 杨立福等．给水排水自动化技术(SCADA)综述，给水排水，26，3，2000，72～78．
[2] 崔村燕．《污水处理过程的计算机监控研究》，合肥工业大学硕士学位论文，2002，1．
[3] 张荣标．污水处理中pH值微电脑自动控制系统，环境工程，12，3，1994，51～54．
[4] Gustafsson T K, Waller K V. Nonlinear and adaptive control of pH, Industrial & Engineering Chemistry Research, 31, 12, 1992, 2681～2693.
[5] Shukla N V and Deshpande P B. Enhancing the robustness of internal-based nonlinear pH control, Chemical Engineering Science, 48, 5, 1993, 913～920.
[6] 李安峰等．废水处理中pH值的PLC自动控制系统，中国环境科学，21，1，2001，89～92．
[7] 陈立定．具有预测控制功能的pH控制系统，自动化仪表，22，1，2001，36～37．
[8] 杨凯人．显示式絮凝控制系统(FCD)在水厂的应用，中国给水排水，16，3，2000，41～43．
[9] 杨硕芳．我国污水处理的自动监控技术，13，4，1997，22～23．
[10] Mamdani, E. H., Application of fuzzy algorithms for control of simple dynamic plant, IEEE Proc control and science, 121, 12, 1974, 1585～15883.
[11] Kickert, W. M. and Van Nauta Lemke, H. R. Application of a Fuzzy Controller in a Warm Water Plant, Automation, 20, 12, 1976, 45～46.
[12] Lee C C. Fuzzy logic Control System: Fuzzy logic Controller--Part Ⅰ, IEEE Trans, SMC, 20, 2, 1990, 404～418.
[13] Lee C C. Fuzzy logic Control System: Fuzzy logic Controller—Part Ⅱ, IEEE Trans, SMC, 20, 2, 1990, 419～435.
[14] Kevin M. Passino and Stephen Yurkovich. Fuzzy Control，清华大学出版社，2001，8～11．
[15] J.F. Martins and P.J.Costa Branco. New Trends in Recognizing Experimental Drives: Fuzzy Logic and Formal Language Theories, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 9, 1, 2001, 68～70.
[16] 何平 王鸿绪．《模糊控制器的设计及应用》，科学出版社，1997，1～8．
[17] 胡家耀 吴植翘 宋寿山．模糊控制在退火炉燃烧过程控制中的应用，自动化学报，15，6，1989，501～507．
[18] 吕川．模糊控制用于加热炉控制，第一届全国计算机应用联合学术会议论文集，1988，159～162．
[19] 王凯军 贾立敏．《城市污水生物处理新技术开发与应用》，化工工业出版社，2001，198～209．
[20] 彭永臻 王淑莹 周利等．生物电极脱氮工艺的在线模糊控制研究(一)，中国给水排水，15，2，1999．
[21] 彭永臻 王淑莹 周利等．生物电极脱氮工艺的在线模糊控制研究(二)，中国给水排水，15，4，1999．
[22] 陆杰．模糊控制在污水处理系统中的应用，盐湖研究，8，2，2000，29～32．
[23] 张瑞武 单立志等．氧化沟智能模糊控制器的实现，机械工业自动化，20，5，1998，28～30．
[24] 沈光范．关于城市污水处理厂设计的若干问题，中国给水排水，16，3，2000，20～23．
[25] Antsaklis P. J. and Passino K. M., An Introduction to Intelligent and Autonomous Control. Kluwer Academic Publishers, 1993, 5～7.
[26] 鲍新福等．《模糊电子技术》，上海科技教育出版社，1995，40～42．
[27] Daley S. and Gill K.F., Comparison of a fuzzy logic controller with a P+D
[28] 诸静等．《模糊控制原理与应用》，机械工业出版社，1995，1，39，64，178～184．
[29] Malki H.A., Li H, and Chen G., New design and stability analysis of fuzzy proportional-derivative control systems, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 2, 4, 1994, 245～254.
[30] De Silva C. W., Intelligent Control, Fuzzy Logic Applications, New York, CRC, 1995.
[31] 程一 庄成 安燮南．通用的模糊逻辑控制算法及其应用，自动化学报，18，6，1992，647～654．
[32] Li W, A method for design of hybrid neuro-fuzzy control system based on behavior modeling, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 5, 1, 1997, 128～137.
[33] De Silva C. W., Theoretical Aspects of Fuzzy Control, Wiley New York, 1995, 183～234.
[34] 肖位枢．《模糊数学基础及应用》，北京航空工业出版社，1992，80～83．
[35] 李宁 张乃尧．模糊控制器的解析表达式及其系统化设计方法，控制与
决策，15，1，2000，79～82．
[36] 林小峰 廖志伟 方辉．隶属函数对模糊控制性能的作用与影响，电机与控制学报，2，4，1998，197～200．
[37] 佟玉衡．《实用废水处理技术》，化学工业出版社，1998，257～261．
[38] 王俊清等．自控技术在污水处理系统中的应用，环境保护科学，26，97，2000，19～20．
[39] 唐受印等．《废水处理工程》，化学工业出版社，1998，2，7～12．
[40] Tsai Y. P. et al. Effluent Suspended Solid Control of Activated Sludge Process by Fuzzy Control Approach, Wat Environ Res, 8, 6, 1996, 1045～1053.
[41] W.C. Chang, C. F. Quyang and W. L.Chiang. Sludge pre-cycle control of dynamic enhanced biological phosphorus removal system: an application of on-line fuzzy controller. Wat. Res., 32, 3, 1998, 727～736.
[42] M.Henze et al. A general model for single-sludge wastewater treatment systems. Wat. Res., 21, 1987, 505～515.
[43] 张自杰．《排水工程》，中国建筑工业出版社，2000，1，94～99．
[44] 候金山．工业废水处理中溶解氧的控制，工业水处理，12，6，1992，36～38．
[45] 李探微 王亚宜．SBR法中DO的变化及其作为污水处理控制参数的研究，浙江工业大学学报，29，2，2001，95～97．
[46] 唐受印．《水处理工程师手册》，化学工业出版社，2000，4，326～362．
[47] 姚加飞 林德全．活性污泥系统中曝气机的速度控制，中国给水排水，16，2，2000，53～54．
[48] 韩安荣．《通用变频器及其应用》，机械工业出版社，2000，1，55～69，208～249．
[49] 李遵基 姜平．中压变频器在火电厂送风机控制中的应用，中国电力，33，6，2000，75～77．
[50] 张义杰．变频器在空气压缩机上的应用，工矿自动化，34，4，2002，34～35．
[51] 任国龙 王波．变频器在圆盘真空过滤机自动控制中的应用，煤矿机械，36，2，2002，35～36．
[52] 任凤莲 周平．水中溶解氧的测定，广州化学，27，1，2002，56～60．
[53] 万君福．《单片机原理系统设计与开发应用》，中国科学技术出版社，1995，322．
[54] 余永权．《ATMEL89系列单片机应用技术》，北京航空航天大学出版社，2002，4，1～2，124～188．
[55] 蒋郭斌 李文英．正确使用8279芯片应该注意的几个问题，电子与自动化，4，1998，50～52．
[56] Ruey-Fang Yu, Shu-Liang liaw, and Wan-Uuan Cheng. Performance Enhancement of SBR Applying Real-Time Control, Journal of Environment Engineering, 10, 2000, 943～948.
[57] 方一鸣 焦晓红等．基于MATLB(SIMULINK)的模糊控制系统计算机仿真，自动化与仪器仪表，88，2000，19～21．
[58] 亢海伟 杨庆芬等．基于MATLB的模糊工具箱的模糊控制仿真系统，自动化与仪器仪表，2，2000，43～44．
[59] 张认成 桑正中．轴流脱粒滚筒模糊控制仿真，农业机械学报，32，2，2001，45～48．
[60] Liaw C. M. and Wang J.B., Design and implementation of a Fuzzy Controller for a High-Performance Induction Motor Drive, IEEE Trans on Syst Man and Cybern, 21, 4, 1991, 921～929.
[61] 孙先仿 范跃祖．模糊控制器参数的均匀设计，航空学报，19，7，1998，100～103．
[62] 黄洪伟．《SUPER系列超强型单片机仿真器》，1999，1～2．