基于自適應(yīng)控制的水質(zhì)監(jiān)測(cè)采樣輔助裝置的研究.pdf

1、生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本質(zhì)上就是利用水體中的生物指示器來反映生態(tài)狀況的變化，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)。生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于動(dòng)態(tài)采集的水樣來進(jìn)行監(jiān)測(cè)的，所采集水樣的狀況直接影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。采樣輔助裝置實(shí)際上就是對(duì)水樣采集過程進(jìn)行控制的一類裝置或者系統(tǒng)。一套可靠的采樣輔助裝置不僅能夠?yàn)樯锸剿|(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的采集水樣，而且能夠精確實(shí)時(shí)的控制水樣的溫度、流速和酸堿度等水樣的指標(biāo)狀況。
　　針對(duì)生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)水樣溫度、流速和酸堿度

2、等指標(biāo)狀況的控制要求，本文提出并設(shè)計(jì)了一套基于自適應(yīng)控制器的采樣輔助裝置，結(jié)合了自適應(yīng)控制技術(shù)，模糊控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助控制技術(shù)等。實(shí)現(xiàn)了生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)中水樣的在線采集和水樣指標(biāo)狀況的實(shí)時(shí)控制。
　　論文所做的主要工作包括以下幾點(diǎn)：
　　1、分析了自適應(yīng)控制技術(shù)。自適應(yīng)控制技術(shù)機(jī)構(gòu)中主要包括了三大要素，即被控對(duì)象、決策機(jī)構(gòu)、修正機(jī)構(gòu)。自適應(yīng)控制技術(shù)能夠自動(dòng)地補(bǔ)償在模型階次、參數(shù)和輸入信號(hào)方面非預(yù)知的變化。針對(duì)主流的自適應(yīng)控制

3、方法進(jìn)行了介紹和探討。采樣輔助裝置屬于多變量(MIMO)控制系統(tǒng)，本文針對(duì)多變量系統(tǒng)的自適應(yīng)控制策略進(jìn)行了分析。
　　2、提出了用于生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)的采樣輔助裝置。通過自動(dòng)控制等技術(shù)為生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀提供實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的水樣環(huán)境，控制水樣的流量、溫度、酸堿度等環(huán)境指標(biāo)，使水樣能夠處于水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接受的范圍之內(nèi)，使得提取出的生物指示器的特征參數(shù)不受環(huán)境因素的影響。繼而，可以利用動(dòng)態(tài)圖像理解技術(shù)對(duì)生物指示器的行為特征參數(shù)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)水質(zhì)安

4、全狀況。
　　3、基于自適應(yīng)控制技術(shù)的采樣輔助裝置及控制。生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境指標(biāo)主要包括水樣流速，水樣溫度，水樣酸堿度等指標(biāo)。本文基于自適應(yīng)控制技術(shù)設(shè)計(jì)了一套采樣輔助裝置系統(tǒng)，從模塊上劃分為采水、配水、排水和監(jiān)控四個(gè)單元。在采樣輔助裝置的控制中引入了模糊自適應(yīng)控制算法，得出了魯棒的MIMO模糊自適應(yīng)控制器。根據(jù)外界條件的變化，該控制裝置可以實(shí)時(shí)的完成水樣環(huán)境的調(diào)控，從而滿足生物水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的要求。
　　4、采樣輔助裝置

5、的平臺(tái)實(shí)驗(yàn)。平臺(tái)實(shí)驗(yàn)聯(lián)接了采樣輔助系統(tǒng)與生物式水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)中，通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析技術(shù)分析水樣指標(biāo)的變化，通過人為的增加擾動(dòng)因素，評(píng)估自適應(yīng)控制器的穩(wěn)定性以及魯棒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了在無干擾和人為附加干擾的情況下，本文采用的采樣輔助裝置都能夠較快調(diào)整系統(tǒng)輸出，將水樣指標(biāo)穩(wěn)定地控制在參考范圍內(nèi)。
　　水樣的采集過程控制可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，尤其是在水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，但由于本實(shí)驗(yàn)的存在一定局限性，希望能夠?yàn)橐院蟮难芯刻峁┮欢ǖ膮⒖?/p>