基于活性污泥模型的污水處理過程預(yù)測控制方法研究.pdf

1、活性污泥法是污水處理過程的一種有效的方法，得到廣泛的研究和應(yīng)用。隨著立法對(duì)污水排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格規(guī)定，需要對(duì)污水處理過程采用先進(jìn)的建模和控制技術(shù)，以提高出水水質(zhì)，降低處理能耗。但污水處理過程具有外界干擾劇烈、強(qiáng)非線性等特點(diǎn)，對(duì)其建模和控制難度較大。預(yù)測控制是工業(yè)過程中廣泛應(yīng)用的一種先進(jìn)控制算法，所以對(duì)污水處理過程的預(yù)測控制方法研究具有重要意義。本文對(duì)基于活性污泥l(xiāng)號(hào)模型(ASMl)的污水處理過程Benchmark進(jìn)行建模方法研究，并且采用廣

2、義預(yù)測控制策略進(jìn)行優(yōu)化控制。 本文首先采用聚類多模型建模策略，建立了污水處理過程的多線性模型表達(dá)；然后采用多變量廣義預(yù)測控制策略，分別對(duì)干擾恒定時(shí)的設(shè)定值追蹤控制以及干擾波動(dòng)時(shí)的定值控制進(jìn)行模擬仿真；考慮到污水處理過程不確定性，采用自適應(yīng)策略進(jìn)行多模型同時(shí)在線校正和特定的單個(gè)模型在線校正，以此改善模型的預(yù)測精度；由于聚類多模型建模是一種無監(jiān)督的方式，本文在聚類多模型建模的基礎(chǔ)上提出了有監(jiān)督的多模型建模方法，提高了多模型的建模精

3、度。 根據(jù)污水處理過程的實(shí)際要求，為了滿足氮濃度的排放標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間要求，研究了污水處理過程的區(qū)間廣義預(yù)測控制策略，把預(yù)測控制的常規(guī)二次目標(biāo)轉(zhuǎn)化為帶軟約束問題的線性優(yōu)化問題；同時(shí)考慮到污水處理的能耗，在出水水質(zhì)目標(biāo)之上建立了能耗最小目標(biāo)，得到了污水處理的多目標(biāo)預(yù)測控制，最后采用分層多目標(biāo)優(yōu)化算法進(jìn)行在線優(yōu)化求解，得到污水處理過程的多目標(biāo)預(yù)測控制。 考慮到污水處理過程中關(guān)鍵組分測量速度過慢的實(shí)際情況，本文結(jié)合多速率辨識(shí)技術(shù)，