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，G2(S)為輔助控制器PD的傳遞函數，G(S)為控制對象不含滯后環(huán)節的傳遞函數，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(jìn)后的Smith預估控制器可以等效為：先通過(guò)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(jìn)行控制。由于等效對象中增加了一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)，使得系統的截止頻率增大，從而可在由PI控制器進(jìn)行控制時(shí)，得到較快的響應；同時(shí)，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。根據轉速環(huán)的等效傳遞函數和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為：Ti=Td=T1，Ki=T1T2ωn2／K，Kd=(1．41T2ωn-1)／K，ωn=5．66／Ts。
經(jīng)過(guò)以上的考慮及設計，就組成了帶Smith預估控制器的三環(huán)系統結構，系統工作時(shí)，首先，通過(guò)氧濃度傳感器將DO轉化為電信號，然后經(jīng)過(guò)運放及運放調節電路轉換成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(guò)坐標變換的電機實(shí)際電流分量比較，通過(guò)電流調節器的PI運算，其輸出量經(jīng)Park逆變換，得到Vsαref、Vsβref，空間SVPWM模塊根據這2個(gè)信號計算PWM的占空比，生成PWM波，驅動(dòng)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(dòng)電機以一定的轉速運行，對污水進(jìn)行鼓風(fēng)加氧，調節溶解氧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(zhì)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151361.htm
2 系統的硬件電路與功能
該系統主要由主電路、DSP控制電路、檢測反饋與保護電路來(lái)組成，其系統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(dòng)電路，過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱及欠電壓等故障保護電路，當故障時(shí)IPM發(fā)出信號，通過(guò)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(dòng)時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的泵生電壓，設有能耗制動(dòng)時(shí)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(shù)，主頻達150MHz(時(shí)鐘周期6．67 ns)，提高了系統實(shí)時(shí)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(gè)，PWM輸出通道達12個(gè)，使控制系統的價(jià)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(guò)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(lái)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(lái)反映實(shí)際的溶解氧DO大小。
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