[發明專利]一種基于多目標麻雀算法的污水處理過程優化控制方法

在審

• 申請號: 202310048299.7
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN116048022A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 熊偉麗;李志峰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G06N3/006
• 代理公司: 無錫承果知識產權代理有限公司 32373
• 代理人: 肖昂

1.一種基于多目標麻雀算法的污水處理過程優化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

采用最小二乘支持向量機建立總能耗和出水水質的軟測量模型，并將其作為優化目標函數；

從種群初始化、發現者位置更新、警戒者位置更新、最優位置擾動策略以及外部存檔更新機制五個方面對麻雀算法進行改進得到多目標麻雀算法，利用改進后多目標麻雀算法對優化目標函數進行優化，得到帕累托解集，對溶解氧濃度和硝態氮濃度的設定值進行尋優。

2.根據權利要求1所述的一種基于多目標麻雀算法的污水處理過程優化控制方法，其特征在于，所述優化目標函數為：

minf_OCI(x),f_EQI(x)

其中，f_OCI(X)和f_EQI(X)分別表示總能耗和出水水質的優化目標函數，約束條件是對五種出水水質參數的限制值；S_Nh,e,avg表示出水氨氮的平均濃度，x＝[SO,S_NO]為優化向量；

其中，出水水質的表達式如下：

式中，TSS、COD、S_NKj、S_NO、BOD₅、和Q_e分別表示固體懸浮物濃度、化學需氧量、凱氏氮濃度、硝態氮濃度、5日生化需氧量和清水排出量；

總能耗的表達式如下：

OCI＝AE+PE

式中：AE表示曝氣能耗，PE表示泵送能耗，其表達式如下：

其中，T為采樣周期；t₀和t_f分別表示開始時間和結束時間；V_i和K_Lai分別表示第i個生化反應池的體積和曝氣量；Q_a、Q_r和Q_w分別表示內回流量、外回流量和剩余污泥流量；q_EC,j表示給第j個反應區外加碳源的流量。

3.根據權利要求2所述的一種基于多目標麻雀算法的污水處理過程優化控制方法，其特征在于，從種群初始化方面對麻雀算法進行改進包括采用佳點集初始化種群，設G_S是S維歐式空間的單位立方體，即x∈G_S，X＝(x₁,x₂,x₃,...,x_S)，其中0≤x_i≤1，i＝1,2,...,S，G_S中的點r＝(r₁,r₂,...,r_S)，令r∈G_S，形式為P_n(k)＝{(r₁(k),...,r_S(k)),k＝1,2,...,n}的偏差滿足其中C(r,ε)是只與r，ε(ε0)有關的常數，則稱P_n(k)為佳點集，r為佳點，采用佳點集初始化種群的具體步驟包括：

生成佳點集X＝{x₁,x₂,...x_i,...,x_k}(i＝1,2,...,k)，其中k為種群規模；

x_i＝{x_i1,x_i2,...x_ij,...,x_id}中的任意維分量為d為空間維數；

將佳點集映射到搜索空間：x_ij＝Lb_j+mod(x_ij,1)×(Ub_j-Lb_j)，其中x_ij為麻雀的位置，Ub_j，Lb_j表示第j維的上下界。