自来水厂混凝系统投药量的多模型综合动态矩阵控制方法

专利名称：自来水厂混凝系统投药量的多模型综合动态矩阵控制方法
技术领域：
本实用新型涉及利用多模型综合动态矩阵控制理论实现对自来水厂混凝过程的投药量自动控制，其主要技术特点是利用多模型综合动态矩阵控制理论，以原水流量为对象，将整个系统划分为若干个子空间，分别做实验，获取子空间的分段线性化模型，构建对应子空间的动态矩阵控制器；对于整个混凝过程的预测模型，考虑到水厂整个混凝过程的大时滞、大惯性特点，通过流量预测，以未来一段时间内流量变化的平均值计算对各个子空间的隶属度，构建当前工况条件下的系统对象模型；最后通过对各子空间动态矩阵控制器的加权计算，获得全局的控制增量，调节投药量，对出水浊度进行自动控制。
背景技术：
水厂自来水生产需经过取水、混凝沉淀、过滤、加氯、出水等工艺流程，混凝沉淀工艺位于水处理的前端，通过向原水中投加混凝剂使水中的杂质微粒形成较大形状的絮体，经沉淀池和过滤池予以滤除。一般情况下，原水的浊度为几十～几百NTU(NTU水浊度单位)，经过混凝、沉淀后，出水浊度只有几个NTU。在整个过程中，混凝剂的投加量直接决定混凝效果，混凝剂投加过少，不能有效消除水中的悬浮颗粒，将影响后续工艺的生产成本和出水水质；混凝剂投加过多，将提高制水成本，并且混凝剂添加过量，出水浊度的变化将出现拐点，反而变大。因此，如何在保证出水浊度的前提下，准确控制混凝剂的投加量使药耗最小，长期以来一直是给水行业普遍关心而又亟待解决的问题。
由于水处理的混凝投药过程是一个复杂的物理、化学反应过程，从混凝剂的投加，经过絮凝、凝聚、沉淀，至少需要60min以上时间，系统具有大时滞、大惯性、非线性的特点，而影响混凝效果的因素又很多，如原水浊度、温度、流量、PH、所含杂质特性、净水设备的负荷及状态等，在检测到出水浊度发生变化后，再改变混凝剂的投加量，很难对出水浊度的变化做出快速、准确的响应。
现在，自来水厂的水源质量总体呈下降趋势，上游污染物类型、排放量、排放时间和断面流量经常发生变化，许多水厂的应用实践表明，现有的混凝投药控制方式很难应付原水水质的大幅波动。目前国内外的混凝投药控制技术，主要有烧杯试验法、流量比例投加法、数学模型法和单因子控制法烧杯试验法具有方便、灵活、简单、设备投入少的特点，在我国的一些小型水厂中被广泛采用。这种方法的试验结果只对取样瞬间水质有代表性，存在不连续性和滞后性问题。因此只宜作为评价混凝剂投放量的辅助手段，而不能用于混凝投药的在线实时控制。
流量比例投加法操作人员根据经验设定单位水体混凝剂的投放量，在原水流量发生变化时，同比例调节投药量，保持单位水体内投药量的恒定。考虑到原水流量发生变化时，混凝剂的混凝效果将发生改变，这使得水处理的混凝过程呈现与水流量密切相关的非线性特征。由于该方法没有考虑混凝过程与原水流量相关的非线性因素，因此在流量发生变化时，出水浊度会出现较大的波动，影响出水水质。
数学模型法以若干原水水质参数(如浊度、PH、水温、碱度等)及水量参数为变量，建立其与投药量之间的相关函数，即数学模型。这种方法建立在整个制水生产过程均安装有带实时通信功能的高精度、高稳定性的各种水质参数在线检测仪器基础上，而一般水厂由于设计、工艺和经费等原因，不具备实施条件。同时，由于混凝投药过程是一个复杂的物理、化学反应过程，影响混凝沉淀的因素又很多，投药量与出水浊度间的函数关系很难精确建立，其数学模型目前仍处于实验研究阶段，很少有成功应用的实例。
单因子控制方式具有简单、灵活的特点，该方法基于利用流动电流来评价混凝效果，是目前国外较为先进的混凝投药控制方法。但是流动电流检测设备对各种水质参数存在交叉因子，抗干扰能力差，对原水水质和工艺的要求条件高，仪器调较麻烦，维护困难，限制了该项技术在国内的推广和应用。
因此，为降低制水成本，提高供水质量，研究新的混凝投药控制技术，已成为业界的共识。

发明内容
本发明提供一种能够保证出水浊度平稳、系统运行经济且鲁棒性强的自来水厂混凝系统投药量的多模型综合动态矩阵控制方法，同时本发明还能够节省设备投入和工艺改造费用。
本发明采用如下技术方案利用多模型综合动态矩阵控制理论，以原水流量为对象，将整个系统划分为若干个子空间，分别做实验，获取子空间的分段线性化模型，构建对应子空间的动态矩阵预测控制器；对于当前的适时工况条件，根据实际原水流量，按照一定的权重策略，确定系统的动态模型，预测出水浊度的变化，并经加权处理，获得全局的控制增量，调节投药量，对出水浊度进行控制。
现代控制理论的基点是对象的精确数学模型，而对于混凝投药这样一个非线性复杂系统，其数学模型很难精确建立。而建立在阶跃响应基础上的动态矩阵预测控制，由于这类响应易于从生产现场直接获取，不需要模型结构的先验知识，同时动态矩阵预测控制技术由于采用了在线滚动优化的方法，在一定程度上克服了系统不确定性的影响，增强了系统的鲁棒性，因此我们采用动态矩阵预测控制技术对混凝投药控制系统进行闭环控制。
同时，考虑到影响混凝投药效果的因素很多，有混凝剂的投放量以及原水浊度、温度、流量、PH等水质参数，它们对混凝效果的影响权重是不一样的。研究发现单位水体内混凝剂的投放量对出水浊度的影响是大时滞、大惯性的，根据二者的函数关系ΔNTU＝f(ΔDP)(ΔNTU出水浊度变化量；ΔDP单位水体内混凝剂变化量)，其传递函数为G1(s)=K1e-τs1+T1s]]>(K1为过程增益，τ为纯滞后时间，T1是惯性环节的时间常数)，图1是出水浊度对单位水体混凝剂变化的单位阶跃响应图。而原水流量的变化由供水泵的启停直接控制，会出现瞬间跳变，它影响到原水在沉淀池中的停留时间，会对混凝效果产生巨大的影响，根据二者的函数关系ΔNTU＝f(ΔFLOW)(ΔNTU出水浊度变化量；ΔFLOW原水流量的变化量)，可以近似为一个不含时滞环节的一阶大惯性系统G2(s)K21+T2s]]>(K2为过程增益，T2是惯性环节的时间常数)，图2是出水浊度对原水流量变化的单位阶跃响应图。而对于原水浊度、温度、PH等其它水质参数，尽管对混凝投药效果影响也很大，并且严寒酷暑波动很大，但它们的惯性时间远大于控制系统的闭环响应时间，对混凝投药的闭环控制来说是缓慢变化的大惯性信号，可通过动态矩阵预测控制的反馈校正予以消除。同时，考虑到一般水厂也不一定具备这些水质参数的实时在线检测设备，从工程实用的角度来看，需要将这些输入输出信号进行简化，构建动态矩阵预测控制的基本框架。简化后的混凝投药控制系统，如图3所示，其输入信号有两个原水流量和单位水体内混凝剂的投放量。单位水体内混凝剂的投放量是可控输入，即控制量；原水流量是不可控输入，它包含了可测量或可预知但无法加以改变的外部作用。控制的目的，就是要不断调整可控输入单位水体内混凝剂的投放量，用于克服原水流量和其它扰动对出水浊度的影响，使出水浊度达到设定值。
在构建了动态矩阵预测控制的基本框架后，为提高控制系统的准确性、及时性，在下述几个方面进一步进行改进●原水流量预测模型原水流量对出水浊度的影响是无时滞、大惯性的，如采用反馈控制，只有在检测到出水浊度发生变化后才调整混凝剂的投放量，不能满足系统及时性的要求。即便在流量变化的瞬间，同步调整投药量，由于混凝剂对出水浊度的影响的滞后性，出水浊度仍将出现波动。而原水流量尽管不可控，其调度依据城市对用水的需求，城市用水是符合统计规律的，有着缓慢的变化过程，今天的用水规律变化近似为昨天的重复，因此原水流量的变化具有可预测性，可用前一天的原水流量构建当天的流量预测模型，其对出水浊度的影响可通过前馈控制预先进行补偿。
●多模型综合技术考虑到原水流量发生变化时，混凝剂的混凝效果将发生改变，这使得水处理的混凝过程呈现与水流量密切相关的非线性特征。控制系统只有在工作点附近的一定区域内，才能近似为线性系统，所设计的动态矩阵控制器才能获得最佳的控制品质。针对混凝投药过程的非线性，在动态矩阵控制基本框架的基础上，在原水流量的变化范围内划分为若干个子空间，对子空间的模型进行合成，改进动态矩阵控制的预测模型和控制输出，使之抗模型失真能力大大增强。
首先，根据自来水厂最大原水流量、最小原水流量、常规原水流量等典型工况条件，将系统的工作空间划分为若干个子空间S1，S2，...，Sn。对于每个子空间Si，在保持该空间典型流量的条件下，通过投药量的单位阶跃响应获取子空间的模型向量aSi＝[a1，Si，a2，Si，...，aN，Si]T(N为建模时域，aN，Si近似等于阶跃响应的稳态值)。为方便编程，各子空间的模型向量aSi应采用相同的采样周期T0和建模时域N，设计该空间的动态矩阵控制器，得到该空间的控制向量dSiT。
由于水处理的混凝过程是一个大时滞、大惯性过程，在高流量时，化学、物理过程将近3个半小时；在低流量时，整个过程甚至长达6个半小时。在这么长的一段时间内，原水流量可能发生多次变化，因此不能简单的以当前流量的对象模型作为整个混凝过程的动态模型，需要综合考虑未来一段时间内原水流量的变化。具体的解决措施是利用原水流量的预测模型，以未来一段时间内的平均流量构建当前流量条件下的对象模型，如果当前原水流量大，则考虑未来较短一段时间内的平均流量；如果当前原水流量小，则考虑未来较长一段时间内的平均流量。
以未来一段时间内的平均流量计算对各个子空间S1，S2，...，Sn的隶属度λ1，λ2，...，λn(λ1+λ2+…+λn＝1)，隶属函数采用三角形隶属函数，如图4所示，按公式(1)构建当前原水流量的混凝投药过程的动态模型M。
a^M=Σi=1nγiasi---(1)]]>
根据当前流量的预测模型M，预测出水浊度的变化，经误差校正，利用各子空间S1，S2，...，Sn的控制向量dS1T，ds2T，...，dSnT分别计算针对各个子空间的单位水体投药增量ΔDPS1，ΔDPS2，...，ΔDPSn，按公式(2)进行加权处理，获得全局的混凝剂增量ΔDPM，其控制系统流程如图5所示。
ΔDPM=Σi=1nλiΔDPSi---(2)]]>通过上述改进方法，采用多模型综合动态矩阵控制技术对自来水厂混凝过程的投药量进行自动控制，在水厂的实际运行中获得了令人满意的控制效果。同其它混凝投药控制方法相比，该方法具有下述显著的优点1.由于该方法采用动态矩阵预测控制算法，具有预测模型、在线滚动优化和误差反馈校正等特点。其独特性在于采用易于测取的对象阶跃响应做模型，算法简单、计算量较小、鲁棒性强，适用于有纯时延、开环渐讲稳定的非最小相位系统，非常适合水厂的混凝投药控制。
2.控制的基本框架基于原水流量、混凝投药量和出水浊度几个简单的输入输出信号，对水厂的工艺和其它实时在线检测仪表要求低，针对一般水厂的控制系统现状，这可以节省大量的设备投入和工艺改造费用。
3.由于采用前一天的原水流量构建当天流量的预测模型，通过前馈控制预先调控混凝剂的投放量，使得控制系统抗原水流量的扰动能力大大增强，保证了出水浊度的平稳。
4.根据原水流量的典型工况条件将系统划分为若干个子空间，采用多模型综合技术解决了混凝过程的非线性问题，并以混凝投药过程的平均流量为对象构建整个混凝过程的动态模型，提高了控制系统抗模型失真能力，增强了系统的鲁棒性。
5.该方法能够合理的控制混凝剂的投放量，保持出水浊度的稳定，避免了混凝剂投放过多导致的运行不经济，可以降低制水成本，达到经济运行的目的。


图1是出水浊度对单位水体混凝剂变化的单位阶跃响应图。
图2是出水浊度对原水流量变化的单位阶跃响应图。
图3是简化后的混凝投药系统的动态矩阵预测控制基本框架图。
图4是原水流量的隶属度函数示意图，其中，S1，S2，Si，Sn子空间，
F1，F2，Fi，Fn子空间典型原水流量。
图5是多模型综合动态矩阵预测控制的系统流程图，其中，ntuO出水浊度实际检测值，NTUs(K)出水浊度设定值，NTUM(k)出水浊度预测输出值，NTUM-1(k)上一拍出水浊度预测输出值，ΔNTUDP(k)单位水体投药量变化对出水浊度的影响，ΔNTUwater(k)原水流量变化对出水浊度的影响，DP单位水体的投药量，ΔDPM单位水体的投药增量，ΔDPS1(k)，ΔDPS2(k)，...，ΔDPSn(k)子空间的单位水体投药增量， 当前流量条件下出水浊度对单位水体投药量变化的动态矩阵，当前流量条件下出水浊度对单位水体投药量变化的模型向量，aS1，aS2，...，aSn子空间模型向量，dS1，dS2，...，dSn子空间控制向量，H误差校正向量，ΔFwater原水流量变化预测向量，S1，S2，...，Sn子空间，λ1，λ2，...，λn子空间隶属度。
具体实施例方式一种自来水厂混凝系统投药量的多模型综合动态矩阵控制方法，利用多模型综合动态矩阵控制理论，以原水流量为对象，将整个系统划分为若干个子空间，分别做实验，获取子空间的分段线性化模型，构建对应子空间的动态矩阵预测控制器；对于当前的适时工况条件，根据实际原水流量，按照一定的权重策略，确定系统的动态模型，预测出水浊度的变化，并经加权处理，获得全局的控制增量，调节投药量，对出水浊度进行控制。
本发明采用多模型综合动态矩阵预测控制技术对自来水混凝系统的投药量进行自动控制，具体步骤如下步骤1划分子空间，建立子空间投药量与出水浊度的动态模型根据自来水厂的历史数据和原水流量波动范围，确定系统的典型工况条件，即确定自来水厂的最大原水流量、最小原水流量和不同时段的常规流量。以此为对象将系统划分为若干个子空间S1，S2，...，Sn。例如某水厂的最大流量为1.6m3/s，最小流量为0.7m3/s，白天的常规流量为1.3m3/s，傍晚的常规流量为1.1m3/s，深夜时近似为最小流量，考虑到最小流量与傍晚时的常规流量相差较大，进行中间插值，因此可以确定该水厂的典型工况条件为1.6m3/s、1.3m3/s、1.1m3/s、0.9m3/s和0.7m3/s，根据确定的原水流量值，可将系统划分为5个子空间。
在每个子空间Si内，保持该区间的典型原水流量，通过改变单位水体的投药量做飞升实验，对实验数据进行辨识，获取系统的局部线性化模型Gi(s)=Ki1+Ti·se-τi·s]]>(Ki为过程增益，τi为纯滞后时间，Ti是惯性环节的时间常数)，确定子空间的单位响应采样值aSi＝[a1，Si，a2，Si，...，aN，Si]T，aN，Si近似等于阶跃响应的稳态值。为方便编程，各子空间的模型向量aSi应采用相同的采样周期T0和建模时域N，由于不同子空间动态模型的时滞、惯性时间不同，模型向量的采样周期T0应根据时滞和惯性时间最短的子空间确定，并遵循一般采样控制中的选择原则；而建模时域N应根据时滞和惯性时间最长的子空间确定，并保证aN，Si与稳态值的差值小于量化误差。
步骤2设计子空间的动态矩阵控制器根据动态矩阵预测控制理论，设计子空间Si的控制器就是要获取子空间的控制向量dSiT，dsiT=(1,0,...0,)(ATQA+R)-1ATQ]]>A是子空间的动态矩阵；Q是误差权矩阵；R是控制权矩阵。该公式的具体推导可参见席裕庚所著《预测控制》一书P11～P18。
计算控制向量dSiT，需要确定优化时域P、控制时域M、误差权矩阵Q和控制权矩阵R，这些参数的具体选择原则也可参见席裕庚所著《预测控制》一书P79～P86。对混凝投药这样大时滞、大惯性的对象，在具体应用中，可设定优化时域P＝0.6N(N为建模时域)控制时域M＝1误差权矩阵Q=0l×l00Ip×p]]>(l＝τ/T0，τ为子空间的时滞，T0为采样周期)控制权矩阵R＝0动态矩阵A＝[a1，Si，a2，Si，...，aP，Si]T步骤3获取当前原水流量下出水浊度对单位水体投药量变化的动态模型考虑到原水流量发生变化时，混凝剂的混凝效果将发生改变，呈现非线性特征，因此在计算投药量对出水浊度的影响时，首先应该确定在当前流量条件下，混凝投药效果的过程模型。考虑到水处理混凝过程的大时滞、大惯性，以未来一段时间内的平均流量为对象建立混凝过程的动态模型。
首先以前一天的流量变化作为当天的流量预测，计算当前流量对流量子空间S1，S2，...，Sn的隶属度[β1，β2，...，βn]，隶属函数采用三角形隶属函数，如图4所示；根据子空间模型的惯性时间常数Ti和时滞时间τi，计算原水流量的具体预测长度LEN，LEN=Σi=1nβi(τi+2Ti)]]>以预测长度内原水流量的平均值重新计算对几个子空间的隶属度[λ1，λ2，...，λn]，当前原水流量条件下的模型向量可以表达为a^=λ1aS1+λ2aS2+...+λnaSn=[a^1,a^2,...,a^N]T]]>步骤4获取出水浊度对原水流量变化的过程模型在保持单位水体混凝剂投放量稳定的情况下，改变原水流量做飞升实验，对实验数据进行辨识，获取原水流量对出水浊度的传递函数G(s)=Kwater1+Twater·s.]]>(Kwater为过程增益，Twater是惯性环节的时间常数)，根据步骤1确定的采样周期，确定原水流量变化对出水浊度的单位响应采样值awater＝[a1，water，a2，water，...，aP，water]T。
步骤5预测出水浊度的变化根据混凝投药系统动态矩阵预测控制的基本框架，由原水流量构成前馈输入，而混凝投药量为控制量，原水流量与投药量的变化都会对出水浊度产生影响。
1.原水流量变化对出水浊度的影响首先，根据前一天的流量变化，预测今后P拍的流量变化ΔFwater＝[ΔF1，ΔF2，...，ΔFP]T。根据步骤4，出水浊度对原水流量变化的过程模型awater，原水流量变化对出水浊度P拍的影响为 2.单位水体混凝剂投放量变化对出水浊度的影响根据步骤3，单位水体混凝剂投放量变化对出水浊度P拍的影响为ΔNTUDP=ΔNTUDP(1)...ΔNTUDP(P)=A^ΔDPM=a^1...a^PΔDPM]]>因此，在单位水体投药量和原水流量变化共同作用下，出水浊度的P拍预测值为NTUM＝[NTUM(1)，NTUM(2)，…，NTUM(P)]T＝NTUM-1+ΔNTUDP+ΔNTUwater其中NTUM-1＝[NTUM-1(1)，NTUM-1(2)，…NTUM-1(P)]T为前一时刻出水浊度的这P拍预测值。
步骤6计算单位水体混凝剂的投放增量ΔDPM首先对多模型综合后的出水浊度预测输出进行误差校正，利用各子空间动态矩阵控制器的控制向量dS1，dS2，...，dSn，计算对应子空间的控制增量ΔDPS1，ΔDPS2，...，ΔDPSn，ΔDPSi=dSiT(NTUs(K)-NTUM(K)-H·(ntuO-NTUM(1))]]>式中NTUS(K)为混凝投药控制系统的出水浊度设定值，NTUM(K)为出水浊度的P拍预测值，NTUM(1)为出水浊度当前预测值，ntuO为出水浊度的实际检测值，H＝[1，0.9，…，0.9]T为误差修正向量。
经加权处理(λ1，λ2，...，λn，λ1+λ2+...+λn＝1)获得全局的单位水体混凝剂的投放增量ΔDPM，ΔDPM=Σi=1nλiΔDPSi.]]>
权利要求
1.一种自来水厂混凝系统投药量的多模型综合动态矩阵控制方法，其特征是利用多模型综合动态矩阵控制理论，以原水流量为对象，将整个系统划分为若干个子空间，分别做实验，获取子空间的分段线性化模型，构建对应子空间的动态矩阵预测控制器；对于当前的适时工况条件，根据实际原水流量，按照一定的权重策略，确定系统的动态模型，预测出水浊度的变化，并经加权处理，获得全局的控制增量，调节投药量，对出水浊度进行控制。
2.根据权利1所述的自来水厂混凝系统投药量的多模型综合动态矩阵控制方法，其特征在于步骤1，划分子空间，建立子空间投药量与出水浊度的动态模型，根据自来水厂的历史数据和原水流量波动范围，确定自来水厂的最大原水流量、最小原水流量和不同时段的常规流量，以水厂的典型工况条件为对象将系统划分为若干个子空间S1，S2，...，Sn，在每个子空间Si内，保持该区间的典型原水流量，改变单位水体的投药量做飞升实验，对实验数据进行辨识，获取子空间的线性化模型Gi(s)=Ki1+Ti·se-τi·s]]>(Ki为过程增益，τi为纯滞后时间，Ti是惯性环节的时间常数)，确定子空间的单位响应采样值aSi＝[a1，Si，a2，Si，...，aN，Si]T，aN，Si近似等于阶跃响应的稳态值，N为子空间的模型向量aSi的建模时域；步骤2，设计子空间的动态矩阵控制器，将子空间Si的控制器设计为dSiT，dsiT＝(1，0，...，0)(ATQA+R)-1ATQ，A是子空间的动态矩阵，A＝[a1，Si，a2，Si，...，aP，Si]T，Q是误差权矩阵，Q=0l×l00IP×P]]>(l＝τi/T0，τi为子空间的时滞，T0为采样周期，P＝0.6N为优化时域)，R是控制权矩阵，R＝0；步骤3，获取当前原水流量下出水浊度对单位水体投药量变化的动态模型，以前一天流量变化作为当天的流量预测，采用三角形隶属函数，计算当前流量对流量子空间S1，S2，...，Sn的隶属度[β1，β2，...，βn]，再结合子空间模型的惯性时间常数Ti、时滞时间τi，计算原水流量的具体预测长度LEN，LEN=Σi=1nβi(τi+2Ti);]]>以预测长度内原水流量的平均值重新计算对子空间S1，S2，...，Sn的隶属度[λ1，λ2，...，λn]，当前原水流量条件下的模型向量可以表达为＝λ1aS1+λ2aS2+...+λnaSn＝[1，2，...，N]T；步骤4，获取出水浊度对原水流量变化的过程模型，在保持单位水体混凝剂投放量稳定的情况下，改变原水流量做飞升实验，对实验数据进行辨识，获取原水流量对出水浊度的传递函数G(s)=Kwater1+Twater·s]]>(Kwater为过程增益，Twater是惯性环节的时间常数)，确定原水流量变化对出水浊度的单位响应采样值awater＝[a1，water，a2，water，...，aP，water]T；步骤5，预测出水浊度的变化，根据混凝投药系统动态矩阵预测控制的基本框架，在单位水体投药量和原水流量变化共同作用下出水浊度的P拍预测值为NTUM＝[NTUM(1)，NTUM(2)，...，NTUM(P)]T＝NTUM-1+ΔNTUDP+ΔNTUwater，其中NTUM-1＝[NTUM-1(1)，NTUM-1(2)，...NTUM-1(P)]T为前一时刻出水浊度的该P拍预测值，ΔNTUwater为原水流量变化对出水浊度的影响，ΔNTUDP为单位水体混凝剂投放量变化对出水浊度影响，其中，1.原水流量变化对出水浊度影响的确定，根据前一天的流量变化，预测今后P拍的流量变化ΔFwater＝[ΔF1，ΔF2，...，ΔFP]T，根据步骤4，出水浊度对原水流量变化的过程模型awater，原水流量变化对出水浊度P拍的影响为 2.单位水体混凝剂投放量变化对出水浊度影响的确定，根据步骤3，单位水体混凝剂投放量变化对出水浊度P拍的影响为ΔNTUDP=ΔNTUDP(1)...ΔNTUDP(P)=a^1...a^PΔDPM;]]>步骤6，计算单位水体混凝剂的投放增重ΔDPM，采用误差修正向量H＝[1，0.9，...，0.9]T，对P拍预测值NTUM进行误差校正，利用各子空间动态矩阵控制器的控制向量dSi，计算对应子空间的控制增量ΔDPSi＝dSiT(NTUS(K)-NTUM(K)-H·(ntu0-NTUM(1))，式中NTUS(K)为混凝投药控制系统的出水浊度设定值，NTUM(K)为出水浊度的P拍预测值，NTUM(1)为出水浊度当前预测值，ntu0为出水浊度的实际检测值，再经加权处理(λ1，λ2，...，λn，λ1+λ2+...+λn＝1)获得全局的单位水体混凝剂的投放增量ΔDPM，ΔDPM=Σi=1nλiΔDPSi.]]>
全文摘要
本发明公开了一种自来水厂混凝系统投药量的多模型综合动态矩阵控制方法，其特征是利用多模型综合动态矩阵控制理论，以原水流量为对象，将整个系统划分为若干个子空间，分别做实验，获取子空间的分段线性化模型，构建对应子空间的动态矩阵预测控制器；对于当前的适时工况条件，根据实际原水流量，按照一定的权重策略，确定系统的动态模型，预测出水浊度的变化，并经加权处理，获得全局的控制增量，调节投药量，对出水浊度进行控制。本发明能够保证出水浊度平稳、系统运行经济、鲁棒性强，并能节省设备投入和工艺改造费用。
文档编号B01D21/01GK101020128SQ200610098068
公开日2007年8月22日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者莫晓明, 周杏鹏, 赵梦龙, 罗彬 , 宋久生, 王卫 申请人:东南大学, 南京市自来水总公司