DSP在污水处理溶解氧控制方面的应用
加入技术交流群
图中G1(S)为主控制器PI的传递函数，G2(S)为辅助控制器PD的传递函数，G(S)为控制对象不含滞后环节的传递函数，从图中可以看出：它是在经典的Smith预估器的基础上，经等效变换后获得的，改进后的Smith预估控制器可以等效为：先通过Smith预估器将原有的控制对象经PD控制器的反馈修正后，再用PI控制器对等效对象进行控制。由于等效对象中增加了一个开环零点，使得系统的截止频率增大，从而可在由PI控制器进行控制时，得到较快的响应；同时，PD控制器可使等效对象的闭环极点分布在合适的位置，从而得到更好的控制性能。根据转速环的等效传递函数和CCAS反应池的惯性特征，令G(S)=K／(T1S+1)(T2S+1)，T1≥T2，G1(S)=Ki(TiS+1)／TiS，G2(S)=Kd(TdS+1)，则Smith预估控制器所需的参数为：Ti=Td=T1，Ki=T1T2ωn2／K，Kd=(1．41T2ωn-1)／K，ωn=5．66／Ts。
经过以上的考虑及设计，就组成了带Smith预估控制器的三环系统结构，系统工作时，首先，通过氧浓度传感器将DO转化为电信号，然后经过运放及运放调节电路转换成0～5 V的电压信号与DO给定相比较，经PI运算输出速度给定信号nref，然后与检测到转子速度的微分信号相比较，经PI运算输出控制转矩的电流分量isqref，电流分量给定信号与经过坐标变换的电机实际电流分量比较，通过电流调节器的PI运算，其输出量经Park逆变换，得到Vsαref、Vsβref，空间SVPWM模块根据这2个信号计算PWM的占空比，生成PWM波，驱动逆变器，产生可变频率和幅值的三相正弦电流输入电机定子，驱动电机以一定的转速运行，对污水进行鼓风加氧，调节溶解氧DO的大小，从而达到控制反应池内溶解氧DO大小的目的，控制出水水质。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/151361.htm
2 系统的硬件电路与功能
该系统主要由主电路、DSP控制电路、检测反馈与保护电路来组成，其系统组成的原理框图如图3所示。主电路由整流器、IPM逆变器、电机组成。IPM采用三菱公司智能功率模块PM20CSJ060，其内部有高速低损耗IGBT共6只，组成三相全桥逆变电路，并且内部集成有驱动电路，过电压、过电流、过热及欠电压等故障保护电路，当故障时IPM发出信号，通过TMS320F2812的外部中断PDPINT封锁DSP输出PWM脉冲，从而保护IPM免受损坏。为避免电机制动时产生过高的泵生电压，设有能耗制动时的能量泄放控制。
控制电路主要由上位机、TMS320F2812、输入／输出接口电路等组成，TMS320F2812采用高性能的静态CMOS技术，主频达150MHz(时钟周期6．67 ns)，提高了系统实时控制的能力，片内128 Kxl6位的Flash，128 Kxl6位ROM，18 Kxl6位的SARAM，1 Kxl6位一次可编成的存储器OT-P。12位A／D转换器达16个，PWM输出通道达12个，使控制系统的价格大大降低而且体积缩小，可靠性提高。
电机相电流检测是通过电流型霍尔传感器和电阻采样后转换为电压信号，再经AC-DC变换为0～3 V的电压信号接入DSP的A／D通道1引脚。系统采用的光电编码器为每周2 500脉冲，有20针的标准接口，提供6路脉冲信号。脉冲经QEP电路4倍频，用来计算转子位置和转速。CCAS反应池内溶解氧DO的检测由插入污水中的COS4型溶解氧传感器完成，经COM252型溶氧变送器将其转换为O～5 V的电压信号接入DSP的A／D通道2引脚，用来反映实际的溶解氧DO大小。
评论