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本文针对自来水厂的混凝投药过程的复杂特性，分别对先进PID控制、智能控制、二次优化控制技术进行了研究和改进，探讨各种先进控制算法在混凝投药过程的应用，具体研究内容如下：
1)对目前控制领域的先进PID控制算法进行了研究，深入分析常规PID控制器在大时滞、时变等复杂过程控制应用中的局限性，追究其结构和算法的不足，从而通过引入先进的算法改善其控制品质。这里着重研究非线性PID控制器和PID神经元网络控制器的设计及其控制算法，并对原有的控制算法作了一些改进，通过大量的仿真研究，总结两种先进PID控制算法的特点，突出改进算法的优越性。
2)对相关不需要精确建模的智能控制算法进行研究。由于影响混凝投药过程控制的外界因素很多，且不确定，往往难于对其精确建模。因此，对相关的不需要精确建模的智能控制算法进行研究是很必要的。这里主要研究和改进神经网络和预测控制结合的智能控制算法。以神经网络作为预测模型，进行多步预测，并充分利用PID神经元网络控制器超调小的优点，研究基于神经网络模型的多步预测控制。
3)对于二次优化控制理论进行了较深入探讨和研究，这种算法从根本上解决了时滞系统中无穷因子的困扰，实现了用有限维但不限于三维，对无穷维对象的控制。由于时间所限，这里仅对混凝投药控制系统进行初步的设计和仿真研究，并发现一些应改进的问题。