Matlab水处理在线加药系统控制器设计与仿真(3)
1.3阻垢剂
1.3.1阻垢剂的概念：
阻垢剂是指具有能分散水中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在金属表面的沉淀、结垢功能，并文持金属设备有良好的传热效果的一类药剂。反渗透阻垢剂是专门用于反渗透（RO）系统及纳滤（NF）和超滤（UF）系统的阻垢剂，可防止膜面结垢，能提高产水量和产水质量，降低运行费用。
1.3.2水处理中为什么要加阻垢剂
反渗透膜是反渗透系统的关键设备，系统长时间连续运行时，水中钙镁等离子会不断析出并在反渗透膜表面附着，形成结构堵塞膜孔，这样会影响反渗透系统的出水效率，损坏反渗透膜。由于反渗透膜比较昂贵，所以在系统运行中，要增加一段加药系统，在水中投加反渗透阻垢剂，延缓钙镁离子的析出和膜面结垢。
1.4 阻垢剂的投加：
反渗透系统一般有专用的自动加药装置，由加药箱、计量泵等组成，可设置单位时间内加药量，连续添加。
常见的控制方式有：
①定量投加：设定加药泵为控制的频率，定量投加药剂。
②与流量比例投加：使用流量信号，根据药剂浓度的设定值和当前流量值，实时调整加药泵的输出频率。
③反馈控制：专用传感器检测水中药剂浓度，使用PID控制实时调整加药泵的输出。
第一种和第二种控制方式为前馈控制，前馈控制是将被控变量的一个或多个影响条件的信息转换成反馈回路外的附加作用的控制。它是指通过观察情况，收集整理信息，掌握规律，预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施，可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施。
但前馈控制对于本课题并不是一种最佳的控制方法，它具有一系列的风险：
（1）过时控制风险：企业经营活动中产生的偏差只有及时采取措施加以纠正，才能避免偏差的扩大，如果等到偏差已经非常明显，且对企业构成了不可挽回的影响后，反映偏差的信息才姗姗来迟，这时就产生了过时控制风险，这一风险是根本性的，也是是否选择前馈控制的风险。
(2)过度控制风险：过度控制是指控制的范围，程度和频度超过了一定限度，以至于控制失效或者失败。其风险又可分为三种情况：控制过多或控制不足，全面控制与重点控制及控制费用与控制收益失衡。
(3)主观控制风险：控制工作应该针对组织的实际状况，采取必要的纠偏措施，客观的控制源于对企业经营活动状况及其变化的客观了解和评价，否则，凭个人的主管臆断进行控制就是主观控制。
(4)刚性控制风险：企业在生产经营过程中经常可能遇到某种突发的，无力抗拒的变化，这些变化使企业计划与现实条件严重背离，有效的控制系统应在这样的情况下仍能发挥作用，即控制是有弹性的而不是刚性的，而前馈控制则会有控制是刚性的控制风险。
第三种控制方式是反馈控制方式。它是输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统。
反馈控制其实是用过去的情况来指导现在和将来。在控制系统中，如果返回的信息的作用是抵消输入信息，称为负反馈，负反馈可以使系统趋于稳定；若其作用是增强输入信息，则称为正反馈，正反馈可以使信号得到加强。
在自动控制理论中，“反馈控制”是信号沿前向通道（或称前向通路）和反馈通道进行闭路传递，从而形成一个闭合回路的控制方法。反馈信号分“正反馈”和“负反馈”两种。为了和给定信号比较，必须把反馈信号转换成与给定信号具有相同量刚和相同量级的信号。控制器根据反馈信号和给定信号相比较后得到的偏差信号，经运算后输出控制作用去消除偏差，使被控量（系统的输出）等于给定值。闭环控制系统都是负反馈控制系统。