技术摘要：
本发明公开一种动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法，针对城市污水处理过程中溶解氧难以有效控制并且实时控制消耗传输资源等问题，结合事件驱动机制和自适应PID控制，实现污水处理过程的有效控制；本发明包括事件驱动部分和PID参数自适应调整两部分。本方法利用误差 全部
背景技术：
污水处理是环保领域的一个重要研究方向，污水能否有效的处理不仅影响着居民 日常的生活，更关系着地球的水质安全。然而我国污水处理厂的运行情况不容乐观，存在着 电能消耗大、成本居高不下等不利情况。为了提高污水处理厂的经济效益，使用更加先进的 智能控制方法对传统的控制方法进行改进成为了相关研究人员努力的方向。溶解氧浓度是 衡量污水水质的重要指标，提高溶解氧浓度的控制精度以及控制系统的稳定性能够节能降 耗、减小污水处理的成本。因此，本研究具有广阔的应用前景。 事件触发机制是对时间驱动机制的一种改进，相比于时间采样控制系统，事件触 发采用非周期的控制方式。该机制通过系统状态或误差等变量来设置事件触发规则，仅在 事件触发时对数据进行传输。通过动态的事件触发控制，在保证控制精度在一定范围内的 同时可以减少不必要的控制传输行为，减轻传输系统的压力，提高系统的整体性能。 传统的PID控制方法虽然简单有效，但有着繁琐的参数调节过程。相比之下，在引 入梯度下降算法后，动态事件驱动的自适应PID控制方法既可以弥补PID繁琐的参数调节过 程，又能够在事件触发时进行动态的数据交互，弥补了PID固有的缺点，使系统拥有更加优 秀的资源配置情况。
技术实现要素：
基于动态事件驱动的自适应PID控制方法，主要包括事件驱动部分和PID参数自适 应调整两部分。本方法利用误差的变化值设计事件触发机制，建立相应的事件驱动规则，并 根据期望的性能指标实现PID参数的整定，从而克服时间驱动机制下控制量的连续性传输。 本发明采用了如下的基于动态事件驱动的城市污水处理PID控制方法，主要包括 以下步骤： 1.自适应PID控制器 将t时刻的溶解氧浓度与期望的溶解氧浓度作差，得到溶解氧浓度的跟踪误差为： e(t)＝rin(t)-yout(t) (1) 其中，rin(t)表示t时刻期望的溶解氧浓度，yout(t)为t时刻溶解氧浓度的实际测量 值，e(t)为t时刻溶解氧浓度的跟踪误差。 基于跟踪误差，增量式PID在t时刻的曝气量增量Δu(t)为： Δu(t)＝Kie(t) Kp(e(t)-e(t-1)) Kd(e(t)-2e(t-1) e(t-2)) (2) 其中，e(t)、e(t-1)、e(t-2)分别为在t、t-1、t-2时刻的溶解氧浓度的跟踪值。因 此，t时刻的曝气量u(t)定义为： 4 CN 111580381 A 说 明 书 2/3 页 u(t)＝u(t-1) Δu(t) (3) 其中，u(t-1)为t-1时刻的曝气量。 2.控制增益Kp、Ki、Kd的调整 采用梯度下降法对控制增益进行逐步调整，具体调整步骤如下： 上式(4)中Kp,o与Kp,n分别表示旧的和新的比例控制增益；上式(5)中Ki,o和Ki,n分别 表示旧的和新的积分控制增益；上式(6)中Kd ,o和Kd ,n分别表示旧的和新的微分控制增益。参 数η表示学习率，J(t)表示系统的代价函数，定义为： E(t)表示控制误差，定义为： 其中，uact(t)和uexp(t)分别表示实际的曝气量和期望的曝气量。 3.动态事件驱动机制 在系统的事件驱动时刻tk 1传输PID控制系统的增量输出Δu(tk 1)，该时刻定义 为： tk 1＝inf{t>tk|δ(t) θl(t)≤0} (9) 其中θ>0，δ(t)为内部动态变量，且： δ(t 1)＝ρδ(t) l(t) (10) 其中0<ρ<1且 l(t)为事件驱动检测函数，定义为： l(t)＝((1 λ)e(t)-e(t-1))2-(σ 1)((1 λ)e(t-1)-e(t-2))2 (11) 其中0<σ<1，λ>-1。 本发明的创造性主要体现在：本发明设计了一种动态事件驱动的PID控制策略并 将其应用到城市污水处理过程中溶解氧的控制之上，该方法能够根据设计的事件选择性的 进行控制量的传输，降低了信号传输所造成的资源消耗，同时还能实现PID参数的自动更 新。以上所设计的动态事件驱动机制及在本机制下的PID参数更新属于本发明的保护范围。 附图说明 图1：基于动态事件驱动的PID控制方法的系统框图； 图2：对溶解氧浓度进行跟踪控制； 图3：溶解氧浓度的跟踪误差； 图4：系统运行部分时间段内(0-21小时)的事件触发情况。 5 CN 111580381 A 说 明 书 3/3 页
