自来水与人的生活息息相关,水质直接影响人们的生活品质。在制水工艺中,混凝投药过程是关键环节,准确投加混凝剂可以有效地减轻过滤、消毒设备的负担,因此在保证满足出水浊度要求的前提下尽量减少混凝剂的投加量和节省人力,具有良好的经济效益和社会效益。 水厂的混凝沉淀是一个复杂的物理化学反应过程,具有非线性、时变性、大时滞、多干扰等特点,因此,要对这个过程实现高性能的自动控制就首先要解决大时滞过程的控制的问题。为此,本文对大时滞系统常用控制方案进行简要总结,并在前人研究的基础上分别采用了无模型控制方法、自适应Smith预估器、抗干扰自适应Smith预估器进行研究,主要研究工作和成果如下： 1、为了更加逼真的模拟水厂混凝投药过程,使用LabVIEW软件及硬件数据采集系统搭建智能控制平台。介绍近年来应用广泛的LabVIEW软件,相关硬件的应用及使用方法,给出了控制平台搭建方案。该平台可以实时采集、存储数据,根据需要改变仿真被控对象的参数,加入干扰,连接串级控制等。 2、从工程应用方面考虑选用了博软公司开发并拥有的无模型自适应控制器。进行了控制器中抗滞后模块大时滞过程的控制实验研究,结果证明MFA控制器对复杂大时滞过程控制具有良好的自适应性和鲁棒性,有望在诸如水厂混凝投药过程类大时滞、变时滞过程控制中得到真正、有效的应用。 3、针对传统Smith预估器对模型精确度非常敏感的缺陷点,提出改进自适应Smith预估器,使用历史预估输出与系统实际输出的偏差修正预估器的输出,提高了Smith预估控制的鲁棒性,降低了对模型精确性的依赖作用。但是该方法对干扰的抑制力很低,因此使用抗干扰控制器将当前时刻输出值与预估模型的输出值反馈到控制信号中,可以补偿负载扰动,将扰动降低到很小的范围,即为抗干扰自适应Smith预估器,同时使系统对预估模型的依赖性降低了很多,鲁棒性能也大大加强了,因此可以适用于投药大时滞复杂系统的控制。