[發明專利]一種壓載水設備濾網沖洗單元水壓自適應控制方法

有效

• 申請號: 202010127628.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111308891B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 阮士濤;張衛東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種壓載水設備濾網沖洗單元水壓自適應控制方法，包括以下步驟：1)建立過濾器濾網對壓力響應的反沖洗模型；2)設計反沖洗PID控制器；3)估計反沖洗模型的建模誤差界，實現反沖洗PID控制器參數的魯棒整定；4)得到反沖洗PID控制算法的離散實現方案。與現有技術相比，本發明具有精確自動反沖洗功能、沖洗平穩均勻、便于推廣應用等優點。

技術領域

本發明涉及船舶壓載水過濾技術領域，尤其是涉及一種壓載水設備濾網沖洗單元水壓自適應控制方法。

背景技術

船舶壓載水造成的海洋生物入侵問題是海洋面臨的四大威脅之一，船舶壓載水處理系統成為防止水污染和保護生物多樣性的關鍵環節。壓載水過濾是壓載水最為基本的處理方式，通過過濾可以快速有效去除較大體積微生物以及其他雜志物質，從而緩解后續壓載水處理的難度。壓載水過濾因此成為眾多壓載水處理設備公司(如美國的Hyde，瑞典的Alfa Laval，青島的海德威等)所采用的壓載水預處理手段，因此，研究有效的壓載水過濾技術具有重要的經濟價值。

發明專利“壓載水管理系統用自動反沖洗過濾器”(公布號CN103611353A)從機械構造的角度，設計一種壓載水自動發沖洗過濾器。發明專利“一種用于船舶壓載水系統的過濾器控制設備”(公布號CN104043284A)，設計一種船舶壓載水系統過濾器控制設備，采用單片機作為控制模塊，采用撥碼開關設定反沖洗時間間隔，當過濾器進水口和出水口之間的壓差為0.5bar時，控制過濾器馬達轉動進行反沖洗，當壓差降到0.3bar時，停止反沖洗；該發明的特點是反沖洗采用開關控制方式，基于經驗法設置反沖洗啟停時間。

現有發明技術側重于改良壓載水處理設備的結構，或通過簡單的開關控制方式來改善過濾器的處理效果，但是并沒有將先進控制算法引入壓載水處理系統，這造成過濾器濾網沖洗力度不均勻不精確，沖洗能耗過大，且容易堵塞濾網等問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種壓載水設備濾網沖洗單元水壓自適應控制方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種壓載水設備濾網沖洗單元水壓自適應控制方法，包括以下步驟：

1)建立過濾器濾網對壓力響應的反沖洗模型；

2)設計反沖洗PID控制器；

3)估計反沖洗模型的建模誤差界，實現反沖洗PID控制器參數的魯棒整定；

4)得到反沖洗PID控制算法的離散實現方案。

所述的步驟1)中，過濾器濾網對壓力響應的反沖洗模型的表達式為：

G_p(s)＝ke^-θs/(τs+1)

其中，模型參數k、θ和τ分別為反沖洗模型的靜態增益、時滯和時間常數，通過采集到的過濾器進水口壓力信號和出水口壓力信號，獲取過濾器濾網反沖洗壓力信號的階躍響應數據，確定反沖洗模型參數值。

所述的步驟2)中，反沖洗PID控制器的結構表達式為：

其中，控制器參數K_p、T_i、T_d和N分別為比例增益、積分時間常數、微分時間常數和微分濾波器時間常數。

所述的步驟2)中，采用多點頻率響應模型匹配方法設計反沖洗PID控制器，具體為：