随着工业的进步和人民生活水平的提高，人们对供水的质量与安全可靠性的要求也不断提高。自来水作为一种不可取代的特殊商品，每人每天都需要它，它的质量好坏直接关系到人们的身体健康，同时，城市的建设发展也离不开它。因此，研究开发更有效实用的凝絮加药过程的控制策略，使沉淀池的出水浊度达到工艺要求，对于保证水厂的安全生产，减少事故的发生，具有良好的经济效益和社会效益。 本课题的研究对象水厂的混凝投药过程是一个复杂的物理化学反应过程，是一个具有大时滞、变时滞、大惯性、多干扰的难控过程。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进行了控制算法的改进，分别采用了灰色预测控制、基于灰色预测的改进微分PID控制、基于灰色预测的单神经元自适应控制等控制方法进行了研究，主要研究工作和成果如下： 1、针对灰色理论建模所需数据少、计算步骤简单、计算量小、对随机的非线性扰动有自适应能力等特点，采用GM(1，1)灰色预测模型对控制系统的输出进行预测，并针对其缺陷进行改进，采用提高原始建模数据的光滑度、加入加权矩阵、改变初始条件、改造背景值、等维新息等方法，得到可用于出水浊度控制的改进GM(1，1)灰色预测模型。将该改进灰色模型与PID控制进行结合，得到了一种基于灰色预测的控制系统，并通过仿真研究证实该算法可用于水厂投药控制。 2、由于噪声扰动易使PID中的微分作用过大，因而在现场调试PID参数时，常将微分参数K<,D>取得很小甚至为零，从而使得微分作用很小甚至不起作用。而微分作用对于多容过程的控制效果是比较明显的，为了解决这一矛盾，本文提出了一种新型改进微分算法，充分发挥了微分的作用，并将其与前面研究的改进灰色模型相结合，得到一种基于灰色预测的改进微分PID控制系统。实验仿真证明，该算法不需要很大的在线计算量，就能够适应更加复杂的对象和环境，达到良好的控制效果。 3、通过对混凝投药过程的分析，借助单神经元自适应控制的研究成果，提出了一种改进的增益自调整的神经元控制方法，另外，从提高控制系统响应速度、抑制超调的角度出发，引入前面提出的改进灰色预测，并通过仿真研究证明了此控制系统具有良好的自适应性和鲁棒性，可有效控制大时滞、变时滞的水厂混凝投药过程。