[发明专利]一种压载水设备滤网冲洗单元水压自适应控制方法

说明书

本发明涉及一种压载水设备滤网冲洗单元水压自适应控制方法，包括以下步骤：1)建立过滤器滤网对压力响应的反冲洗模型；2)设计反冲洗PID控制器；3)估计反冲洗模型的建模误差界，实现反冲洗PID控制器参数的鲁棒整定；4)得到反冲洗PID控制算法的离散实现方案。与现有技术相比，本发明具有精确自动反冲洗功能、冲洗平稳均匀、便于推广应用等优点。

技术领域

本发明涉及船舶压载水过滤技术领域，尤其是涉及一种压载水设备滤网冲洗单元水压自适应控制方法。

背景技术

船舶压载水造成的海洋生物入侵问题是海洋面临的四大威胁之一，船舶压载水处理系统成为防止水污染和保护生物多样性的关键环节。压载水过滤是压载水最为基本的处理方式，通过过滤可以快速有效去除较大体积微生物以及其他杂志物质，从而缓解后续压载水处理的难度。压载水过滤因此成为众多压载水处理设备公司(如美国的Hyde，瑞典的Alfa Laval，青岛的海德威等)所采用的压载水预处理手段，因此，研究有效的压载水过滤技术具有重要的经济价值。

发明专利“压载水管理系统用自动反冲洗过滤器”(公布号CN103611353A)从机械构造的角度，设计一种压载水自动发冲洗过滤器。发明专利“一种用于船舶压载水系统的过滤器控制设备”(公布号CN104043284A)，设计一种船舶压载水系统过滤器控制设备，采用单片机作为控制模块，采用拨码开关设定反冲洗时间间隔，当过滤器进水口和出水口之间的压差为0.5bar时，控制过滤器马达转动进行反冲洗，当压差降到0.3bar时，停止反冲洗；该发明的特点是反冲洗采用开关控制方式，基于经验法设置反冲洗启停时间。

现有发明技术侧重于改良压载水处理设备的结构，或通过简单的开关控制方式来改善过滤器的处理效果，但是并没有将先进控制算法引入压载水处理系统，这造成过滤器滤网冲洗力度不均匀不精确，冲洗能耗过大，且容易堵塞滤网等问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种压载水设备滤网冲洗单元水压自适应控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种压载水设备滤网冲洗单元水压自适应控制方法，包括以下步骤：

1)建立过滤器滤网对压力响应的反冲洗模型；

2)设计反冲洗PID控制器；

3)估计反冲洗模型的建模误差界，实现反冲洗PID控制器参数的鲁棒整定；

4)得到反冲洗PID控制算法的离散实现方案。

所述的步骤1)中，过滤器滤网对压力响应的反冲洗模型的表达式为：

G_p(s)＝ke^-θs/(τs+1)

其中，模型参数k、θ和τ分别为反冲洗模型的静态增益、时滞和时间常数，通过采集到的过滤器进水口压力信号和出水口压力信号，获取过滤器滤网反冲洗压力信号的阶跃响应数据，确定反冲洗模型参数值。

所述的步骤2)中，反冲洗PID控制器的结构表达式为：

其中，控制器参数K_p、T_i、T_d和N分别为比例增益、积分时间常数、微分时间常数和微分滤波器时间常数。

所述的步骤2)中，采用多点频率响应模型匹配方法设计反冲洗PID控制器，具体为：