[發明專利]一種城市污水處理過程自適應評估多目標優化控制方法

在審

• 申請號: 202011169060.8
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112465185A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 韓紅桂;張琳琳;喬俊飛
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06N3/00;C02F3/28
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種城市污水處理過程自適應評估多目標優化控制方法屬于城市污水處理領域。為了滿足城市污水處理過程優化運行，本發明建立基于徑向基核函數的城市污水處理過程優化控制目標模型，獲取硝態氮濃度S_NO、溶解氧濃度S_O與能耗、出水水質的關系；設計基于自適應評估多目標粒子群的優化控制方法對S_NO和S_O的設定值進行優化，并對優化設定值進行跟蹤控制；有效降低城市污水處理過程能耗并提高出水水質，實現城市污水處理過程高效穩定運行。

技術領域

本發明涉及一種城市污水處理過程自適應評估多目標優化控制方法，首先，建立基于徑向基核函數的城市污水處理過程優化控制目標模型，獲得硝態氮濃度S_NO、溶解氧濃度S_O與能耗、出水水質的關系，然后，采用基于自適應評估多目標粒子群的優化控制方法對污水處理過程中S_NO和S_O的設定值進行優化，并對優化設定值進行跟蹤控制，以降低能耗并提高出水水質，本發明可以降低城市污水處理能耗并提高出水水質，具有較高的應用價值。

背景技術

城市污水處理過程通過一系列生化反應，將污水中的有機物轉化成無機物，并通過物理化學反應，將污水進行凈化，使出水水質達標并排出。污水處理過程是水資源循環再利用的重要途徑，對保護和節約水資源都有重要的作用。

城市污水處理過程機理復雜，具有強非線性特征，且能耗和出水水質都是與污水處理過程運行成本息息相關的要素，然而，能耗和出水水質兩個目標相互沖突且具有較強的關聯性，因此，如何實現城市污水處理過程優化運行是一個具有挑戰性的問題。在城市污水處理過程中，與能耗和出水水質的相關變量中，硝態氮濃度S_NO和溶解氧濃度S_O是兩個重要的可操作變量，獲取S_NO和S_O的優化設定值是污水處理過程優化運行的一個熱點問題，然而，在設定值優化過程中，通常僅考慮單一的多樣性需求來獲取S_NO和S_O的優化設定值，其獲得過程具有一定的局限性，這一定程度上限制了城市污水處理過程優化控制性能，因此，考慮基于進化需求的自適應評估粒子群優化獲取S_NO和S_O的優化設定值，設計出合理的優化方法，并對S_NO和S_O的優化設定值進行跟蹤控制，不僅可以滿足城市污水處理優化運行，降低能耗和保證出水水質，而且對城市污水處理過程的穩定運行起到了至關重要的作用。

本發明設計了一種城市污水處理過程自適應評估多目標優化控制方法，主要建立了基于徑向基核函數的城市污水處理過程優化控制目標模型，采用自適應評估多目標粒子群優化方法獲得S_NO和S_O的優化設定值，并利用PID控制器實現對S_NO和S_O優化設定值的跟蹤控制。

發明內容

本發明采用了如下的技術方案及實現步驟：

1.一種城市污水處理過程自適應評估多目標優化控制方法，其特征包括建立基于徑向基核函數的城市污水處理過程優化控制目標模型、設計基于自適應評估多目標粒子群的優化控制方法，具體步驟為：

(1)建立基于徑向基核函數的城市污水處理過程優化控制目標模型

1)以城市污水處理過程能耗和出水水質作為優化目標，建立城市污水處理過程優化控制目標模型：

minF(t)＝[f₁(t),f₂(t)] (1)

其中，F(t)為t時刻城市污水處理過程優化控制目標模型；f₁(t)為t時刻城市污水處理過程能耗模型，f₂(t)為t時刻城市污水處理過程出水水質模型；

2)建立城市污水處理過程能耗和出水水質模型：