[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于改進(jìn)粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011432804.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112487697B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林梅金;汪震宇;王飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/25
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/25;G06N3/00;C02F3/30;G06F113/08
• 代理公司: 北京八月瓜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

1.一種基于改進(jìn)粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

構(gòu)建多目標(biāo)函數(shù)OC＝y(tǒng)_E(AE+PE)+y_SPSP，其中，OC為污水處理過(guò)程的運(yùn)作成本，AE為曝氣能量消耗，PE為泵氣能量消耗，SP為污泥處置費(fèi)用，y_E為1KW*h電能耗，y_SP為1g污泥的處理費(fèi)用；

構(gòu)建改進(jìn)的粒子群算法X_i＝[X_i1,…,X_i4]，i＝1，…，NP，其中，X_i包括四個(gè)優(yōu)化變量，四個(gè)所述優(yōu)化變量分別為好氧區(qū)溶解氧濃度S_O,5、末端懸浮物濃度SS₅、厭氧區(qū)硝酸氮濃度S_NO,2以及污泥回流比r，NP為種群規(guī)模；

利用所述改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，獲取粒子的位置X(t)＝[S_O,5,SS₅,S_NO,2,r]；

輸入計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值，更新粒子的個(gè)體極值p_best和群體極值g_best，并更新粒子的位置；

檢查粒子的位置信息，檢查粒子每一維度的范圍值是否超出尋優(yōu)值范圍，若粒子的范圍值超出尋優(yōu)值范圍，則用最大邊界值替代所述粒子的范圍值；

以O(shè)C為目標(biāo)函數(shù)，輸出粒子位置值；

基于所述改進(jìn)的粒子群算法X_i＝[X_i1,…,X_i4]進(jìn)行迭代優(yōu)化并判斷是否滿(mǎn)足迭代終止條件，若滿(mǎn)足，則輸出四個(gè)所述優(yōu)化變量的設(shè)定值優(yōu)化結(jié)果，否則，繼續(xù)進(jìn)行迭代優(yōu)化直至滿(mǎn)足迭代終止條件；

所述粒子的位置通過(guò)公式以及進(jìn)行更新，其中c₁以及c₂為加速度系數(shù)，r₁以及r₂為[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，W為改進(jìn)的粒子群算法的慣性權(quán)重，T為改進(jìn)的粒子群算法的最大迭代次數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其特征在于，還包括如下步驟：根據(jù)得到的四個(gè)所述優(yōu)化變量的設(shè)定值優(yōu)化結(jié)果，對(duì)污水處理過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于改進(jìn)粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其特征在于，四個(gè)所述優(yōu)化變量的優(yōu)化區(qū)域分別為：S_O,5∈[0.5,2],SS₅∈[4000,5000],S_NO,2∈[0.5,2],r∈[0.5,1.5]。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于改進(jìn)粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述根據(jù)得到的四個(gè)所述優(yōu)化變量的設(shè)定值優(yōu)化結(jié)果，對(duì)污水處理過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制的具體步驟包括：

構(gòu)建分別與所述好氧區(qū)溶解氧濃度S_O,5、所述末端懸浮物濃度SS₅以及所述厭氧區(qū)硝酸氮濃度S_NO,2相對(duì)應(yīng)的第一PI控制器、第二PI控制器以及第三PI控制器；

分別將所述好氧區(qū)溶解氧濃度S_O,5的設(shè)定值優(yōu)化結(jié)果、所述末端懸浮物濃度SS₅的設(shè)定值優(yōu)化結(jié)果以及所述厭氧區(qū)硝酸氮濃度S_NO,2的設(shè)定值優(yōu)化結(jié)果代入所述第一PI控制器、所述第二PI控制器以及所述第三PI控制器，對(duì)污水處理過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于改進(jìn)粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其特征在于，曝氣能量消耗

泵氣能量消耗污泥處置費(fèi)用其中，Q_IN(t)為污水入水流量，Q_RINT(t)為內(nèi)回流量，Q_REXT(t)為外回流量，TSS_w(t)為污水凈化中的總懸浮物量，Q_w(t)為剩余泥污排放量，K_La_i為第i個(gè)好氧池的總氧傳遞系數(shù)，V_i為第i個(gè)反應(yīng)池體積，V_ref為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)池體積，P_F為能量轉(zhuǎn)換系數(shù)。