DSP在污水處理溶解氧控制方面的應用
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圖中G1(S)為主控制器PI的傳遞函數(shù)，G2(S)為輔助控制器PD的傳遞函數(shù)，G(S)為控制對象不含滯后環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，從圖中可以看出：它是在經(jīng)典的Smith預估器的基礎上，經(jīng)等效變換后獲得的，改進后的Smith預估控制器可以等效為：先通過Smith預估器將原有的控制對象經(jīng)PD控制器的反饋修正后，再用PI控制器對等效對象進行控制。由于等效對象中增加了一個開環(huán)零點，使得系統(tǒng)的截止頻率增大，從而可在由PI控制器進行控制時，得到較快的響應；同時，PD控制器可使等效對象的閉環(huán)極點分布在合適的位置，從而得到更好的控制性能。根據(jù)轉速環(huán)的等效傳遞函數(shù)和CCAS反應池的慣性特征，令G(S)=K／(T1S+1)(T2S+1)，T1≥T2，G1(S)=Ki(TiS+1)／TiS，G2(S)=Kd(TdS+1)，則Smith預估控制器所需的參數(shù)為：Ti=Td=T1，Ki=T1T2ωn2／K，Kd=(1．41T2ωn-1)／K，ωn=5．66／Ts。
經(jīng)過以上的考慮及設計，就組成了帶Smith預估控制器的三環(huán)系統(tǒng)結構，系統(tǒng)工作時，首先，通過氧濃度傳感器將DO轉化為電信號，然后經(jīng)過運放及運放調節(jié)電路轉換成0～5 V的電壓信號與DO給定相比較，經(jīng)PI運算輸出速度給定信號nref，然后與檢測到轉子速度的微分信號相比較，經(jīng)PI運算輸出控制轉矩的電流分量isqref，電流分量給定信號與經(jīng)過坐標變換的電機實際電流分量比較，通過電流調節(jié)器的PI運算，其輸出量經(jīng)Park逆變換，得到Vsαref、Vsβref，空間SVPWM模塊根據(jù)這2個信號計算PWM的占空比，生成PWM波，驅動逆變器，產(chǎn)生可變頻率和幅值的三相正弦電流輸入電機定子，驅動電機以一定的轉速運行，對污水進行鼓風加氧，調節(jié)溶解氧DO的大小，從而達到控制反應池內溶解氧DO大小的目的，控制出水水質。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/151361.htm
2 系統(tǒng)的硬件電路與功能
該系統(tǒng)主要由主電路、DSP控制電路、檢測反饋與保護電路來組成，其系統(tǒng)組成的原理框圖如圖3所示。主電路由整流器、IPM逆變器、電機組成。IPM采用三菱公司智能功率模塊PM20CSJ060，其內部有高速低損耗IGBT共6只，組成三相全橋逆變電路，并且內部集成有驅動電路，過電壓、過電流、過熱及欠電壓等故障保護電路，當故障時IPM發(fā)出信號，通過TMS320F2812的外部中斷PDPINT封鎖DSP輸出PWM脈沖，從而保護IPM免受損壞。為避免電機制動時產(chǎn)生過高的泵生電壓，設有能耗制動時的能量泄放控制。
控制電路主要由上位機、TMS320F2812、輸入／輸出接口電路等組成，TMS320F2812采用高性能的靜態(tài)CMOS技術，主頻達150MHz(時鐘周期6．67 ns)，提高了系統(tǒng)實時控制的能力，片內128 Kxl6位的Flash，128 Kxl6位ROM，18 Kxl6位的SARAM，1 Kxl6位一次可編成的存儲器OT-P。12位A／D轉換器達16個，PWM輸出通道達12個，使控制系統(tǒng)的價格大大降低而且體積縮小，可靠性提高。
電機相電流檢測是通過電流型霍爾傳感器和電阻采樣后轉換為電壓信號，再經(jīng)AC-DC變換為0～3 V的電壓信號接入DSP的A／D通道1引腳。系統(tǒng)采用的光電編碼器為每周2 500脈沖，有20針的標準接口，提供6路脈沖信號。脈沖經(jīng)QEP電路4倍頻，用來計算轉子位置和轉速。CCAS反應池內溶解氧DO的檢測由插入污水中的COS4型溶解氧傳感器完成，經(jīng)COM252型溶氧變送器將其轉換為O～5 V的電壓信號接入DSP的A／D通道2引腳，用來反映實際的溶解氧DO大小。
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