王树东 高学洪 宋国辉 周盛成

(兰州理工大学 电气与信息工程学院，甘肃 兰州 730050;甘肃省工业过程先进控制重点实验室，甘肃 兰州 730050)

0 引言

酸碱中和过程存在严重的非线性，而且容易受到温度、工作地点和化学成分的影响，是一个复杂的反应过程。由于该中和过程具有时间延迟、非线性和非参数模型等特点，使得采用常规的PlD控制对pH值进行精确控制难以取得很好的控制效果，成为工业自动化中较薄弱的环节之一，为此pH值被公认为最难的控制变量之一［1，2］。

针对某污水处理厂酸碱中和过程所存在时间延迟、非线性和非参数模型等缺点，设计并采用一种分层优化的非线性预测控制算法，通过递阶算法将非线性优化问题转化为线性优化与协调两级来计算。

1 污水处理工艺

污水处理是将污水经过污水处理厂处理后达到再次使用的水质要求。某污水处理厂的污水处理工艺流程如图1所示。

该污水处理厂采用瑞士ABB公司的AC500系列PLC和上位监控软件组态王6.53对整个污水处理控制系统进行控制和监控。该污水处理厂共设有三个PLC现场控制站，分别设置了粗格栅及污水提升泵房控制室、变配电室、污泥浓缩脱水机房控制室。

图1 污水处理工艺流程

PLC1现场控制站主要控制粗格栅和提升泵房，城市污水进入粗格栅间将去除污水中的大杂质，并通过提升泵房将污水抽到细格栅。

PLC2现场控制站主要控制厂区废水提升泵房、细格栅间、沉砂池、一号CASS池、二……