污水處理曝氣池溶解氧智能優(yōu)化控制系統(tǒng)研究.pdf

1、國內(nèi)的污水處理廠基本上采用的都是活性污泥法污水處理工藝,該污水處理過程是利用污泥中微生物的生長、衰減等生命活動(dòng)來清除污水中污染物質(zhì)的一種效率高的方法，此過程是一個(gè)多輸入多輸出動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，具有強(qiáng)耦合、不確定、非線性和大滯后等特點(diǎn)，并且過程建模相當(dāng)困難，傳統(tǒng)的控制方法（如常規(guī)PID控制等）很難達(dá)到理想的控制效果，因此研究智能控制技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義和很廣闊的應(yīng)用前景。在活性污泥法污水處理過程中，曝氣池中溶解氧的含量是一個(gè)

2、極其重要的指標(biāo)參數(shù)，如果溶解氧濃度控制適當(dāng)，可以直接提高污水處理效果，減小系統(tǒng)的能耗。本文在深入了解大量相關(guān)文獻(xiàn)和已有的研究成果基礎(chǔ)上，針對(duì)目前已有的污水處理過程溶解氧控制中存在的問題，做了以下研究工作：
　　(1)對(duì)本課題的背景、來源和研究意義進(jìn)行了分析，對(duì)污水處理過程的軟測量技術(shù)和智能控制現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。
　　(2)分析了污水處理系統(tǒng)特征，建立了對(duì)污水處理過程一些難以直接測量的重要出水指標(biāo)的最小二乘支持向量機(jī)軟測量模型，

3、并采用微粒子群優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)對(duì)最小二乘支持向量機(jī)參數(shù)的尋優(yōu)。
　　(3)在研究了國際水質(zhì)協(xié)會(huì)提出的活性污泥一號(hào)模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的污水處理廠情況，建立了反映溶解氧濃度、活性污泥濃度以及底物濃度之間內(nèi)在關(guān)系的簡化的活性污泥數(shù)學(xué)模型。
　　(4)針對(duì)目前溶解氧控制方法存在的問題，設(shè)計(jì)了溶解氧設(shè)定值尋優(yōu)模型和溶解氧最小二乘支持向量機(jī)逆控制系統(tǒng)：
　?、僭O(shè)計(jì)了溶解氧設(shè)定值尋優(yōu)模型：根據(jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)，建立出水指標(biāo)參數(shù)與各種理

4、化參數(shù)（如進(jìn)水水質(zhì)條件等）的最小二乘支持向量機(jī)軟測量模型，并把在線預(yù)測的出水指標(biāo)參數(shù)作為污水處理系統(tǒng)的反饋信息，使用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)優(yōu)化與進(jìn)水水質(zhì)對(duì)應(yīng)的溶解氧濃度的設(shè)定值。
　?、卺槍?duì)污水處理系統(tǒng)強(qiáng)耦合、非線性、大滯后等特性，建立了最小二乘支持向量機(jī)與PID復(fù)合的逆控制系統(tǒng)對(duì)溶解氧進(jìn)行跟蹤控制，詳細(xì)分析并設(shè)計(jì)了控制算法，通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的抗干擾性、適應(yīng)性和魯棒性。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于：
　　(1)本文建立了多

5、輸入多輸出最小二乘支持向量機(jī)軟測量模型，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)幾個(gè)變量進(jìn)行預(yù)測的功能。針對(duì)目前只能使用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行離線尋優(yōu)的缺點(diǎn)，本文采用了滑動(dòng)矩形窗對(duì)被測參數(shù)滾動(dòng)預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)了粒子群優(yōu)化算法的在線尋優(yōu)，從而使預(yù)測結(jié)果精度更高。
　　(2)本文針對(duì)污水處理系統(tǒng)溶解氧控制目前大多采用恒定設(shè)定值的情況，建立了溶解氧設(shè)定值動(dòng)態(tài)尋優(yōu)模型，并將最小二乘支持向量機(jī)逆控制系統(tǒng)成功應(yīng)用于溶解氧跟蹤控制中，以達(dá)到對(duì)曝氣量的動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制，從根本上實(shí)現(xiàn)污水處