DSP在污水處理溶解氧控制方面的應(yīng)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(yù)估器的基礎(chǔ)上，經(jīng)等效變換后獲得的，改進(jìn)后的Smith預(yù)估控制器可以等效為：先通過Smith預(yù)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(jìn)行控制。由于等效對象中增加了一個開環(huán)零點(diǎn)，使得系統(tǒng)的截止頻率增大，從而可在由PI控制器進(jìn)行控制時，得到較快的響應(yīng)；同時，PD控制器可使等效對象的閉環(huán)極點(diǎn)分布在合適的位置，從而得到更好的控制性能。根據(jù)轉(zhuǎn)速環(huán)的等效傳遞函數(shù)和CCAS反應(yīng)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(yù)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(shè)計，就組成了帶Smith預(yù)估控制器的三環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)工作時，首先，通過氧濃度傳感器將DO轉(zhuǎn)化為電信號，然后經(jīng)過運(yùn)放及運(yùn)放調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換成0～5 V的電壓信號與DO給定相比較，經(jīng)PI運(yùn)算輸出速度給定信號nref，然后與檢測到轉(zhuǎn)子速度的微分信號相比較，經(jīng)PI運(yùn)算輸出控制轉(zhuǎn)矩的電流分量isqref，電流分量給定信號與經(jīng)過坐標(biāo)變換的電機(jī)實際電流分量比較，通過電流調(diào)節(jié)器的PI運(yùn)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(qū)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(jī)定子，驅(qū)動電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，對污水進(jìn)行鼓風(fēng)加氧，調(diào)節(jié)溶解氧DO的大小，從而達(dá)到控制反應(yīng)池內(nèi)溶解氧DO大小的目的，控制出水水質(zhì)。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(hù)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(jī)組成。IPM采用三菱公司智能功率模塊PM20CSJ060，其內(nèi)部有高速低損耗IGBT共6只，組成三相全橋逆變電路，并且內(nèi)部集成有驅(qū)動電路，過電壓、過電流、過熱及欠電壓等故障保護(hù)電路，當(dāng)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(hù)IPM免受損壞。為避免電機(jī)制動時產(chǎn)生過高的泵生電壓，設(shè)有能耗制動時的能量泄放控制。
控制電路主要由上位機(jī)、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(shù)，主頻達(dá)150MHz(時鐘周期6．67 ns)，提高了系統(tǒng)實時控制的能力，片內(nèi)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(zhuǎn)換器達(dá)16個，PWM輸出通道達(dá)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(jī)相電流檢測是通過電流型霍爾傳感器和電阻采樣后轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。CCAS反應(yīng)池內(nèi)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(zhuǎn)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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