45、低成本模糊增益调度中和控制系统的开发

低成本模糊增益调度中和控制系统的开发

1 引言

水是人类活动必不可少的自然资源，由于其自净能力有限，因此需要尽量减少水的消耗，并将污染降至最低后再返还给环境。在不耗尽自然资源的前提下提高生产的同时，需要平衡资源利用，减少废物产生，并尽可能回收和再利用水资源。

pH中和过程在不同工业过程中广泛应用，如废水处理、化学和生物技术过程。该过程使水能够在生产中得到广泛再利用，例如食品工业中清洁设备的首次冲洗等。然而，由于pH过程的非线性，要实现良好的控制性能具有一定难度，这就需要通过数学模型来了解过程行为。

考虑到系统成本以及工业中降低成本的财务优势，本文旨在基于近似数学模型和系统动态行为，开发一种使用模糊增益调度控制器和Arduino板的低成本中和系统原型。

2 理论框架

工业中的许多过程都涉及pH中和过程，如废水处理和化学过程。由于该过程具有高度非线性和死区时间，因此针对pH中和过程开展了大量研究项目，这也凸显了建模和控制策略研究的必要性。

在废水中和控制方面，需要平衡生产增长与自然资源的保护，减少废物产生，尽可能回收和再利用水资源，这进一步强调了控制策略研究的重要性。此外，气候变化、水资源供应限制和人口持续增长也促使人们努力减少水的消耗和浪费。

近年来，人工智能（AI）技术在工业过程控制研究中占据了重要地位，并逐渐在工业工厂中得到成功应用，模糊控制就是其中之一。对于模糊控制系统的设计，了解系统行为响应是重要的一步，可以通过过程知识（基于经验）或从阶跃响应曲线中提取低阶近似模型来实现。

许多技术过程可以基于一阶加死区时间（FOPDT）动态模型进行合理近似，这些动态模型信息可用于模糊控