[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310523277.1
• 申請(qǐng)日: 2023-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116522656A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周萌;武巖;王晶;王昶;薛同來(lái);史運(yùn)濤;董哲;翟維楓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06N7/06;G06F17/11
• 代理公司: 北京深川專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 16058
• 代理人: 湯鎮(zhèn)宇

1.一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法包括以下步驟：

S1:基于活性污泥反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及其應(yīng)用場(chǎng)景，建立非線性的活性污泥質(zhì)量平衡模型

S2:針對(duì)上述非線性模型，采用T-S(Takagi-Sugeno)模糊化方法進(jìn)行模糊建模，構(gòu)建T-S模糊模型，該方法可將非線性模型進(jìn)行偽線性化處理，從而降低模型的復(fù)雜度

S3:針對(duì)步驟S2中連續(xù)時(shí)間的T-S模糊系統(tǒng)，基于近似離散化的方法，將其轉(zhuǎn)化為離散時(shí)間T-S模糊系統(tǒng)

S4:為了解決污水處理過(guò)程中存在的大量不確定性所造成的難以得到準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)狀態(tài)指標(biāo)，針對(duì)步驟S3中的T-S離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種峰值有界形式的離散時(shí)間T-S模糊觀測(cè)器，進(jìn)而估計(jì)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法取得的狀態(tài)數(shù)據(jù)

S5:為了能夠在觀測(cè)器估計(jì)狀態(tài)的同時(shí)得到狀態(tài)的上下界，本發(fā)明基于橢球集員估計(jì)理論，在步驟S4得到的狀態(tài)點(diǎn)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種橢球的區(qū)間生成方法，區(qū)間的大小與過(guò)程不確定性和干擾相關(guān)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S1中，根據(jù)活性污泥的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，參考了3個(gè)著名微生物動(dòng)力學(xué)方程，并以此針對(duì)模擬場(chǎng)景的生物處理過(guò)程建立非線性動(dòng)力學(xué)模型，用以反映活性污泥中微生物量在污水處理過(guò)程中所發(fā)生的質(zhì)量平衡變化。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S2中，針對(duì)上文所列出的4個(gè)活性污泥生物處理過(guò)程的質(zhì)量平衡方程，通過(guò)采用T-S(Takagi-Sugeno)模糊化方法，轉(zhuǎn)變成非線性T-S系統(tǒng)，該系統(tǒng)是偽線性的。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S2中，包含以下幾個(gè)步驟：在該模型中，將微生物含量X、底物濃度C_S、回收微生物含量X_r和溶解氧濃度C_O選定作為狀態(tài)變量，氧傳質(zhì)系數(shù)K_La和稀釋率D選定作為輸入變量，聯(lián)合四個(gè)非線性方程，寫(xiě)成一種具有偽線性性質(zhì)的LPV系統(tǒng)形式。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S2中，將步驟S2中的T-S模糊模型采用近似離散化方法進(jìn)行離散化，以方便后續(xù)設(shè)計(jì)。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S3中，將步驟二中的T-S模糊模型采用近似離散化方法進(jìn)行離散化，以方便后續(xù)設(shè)計(jì)。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S4中，為了得到過(guò)程中不可得的狀態(tài)變量值，設(shè)計(jì)了一種觀測(cè)器，具有L_∞的抗擾形式，且同時(shí)與步驟五橢球的峰值有界相匹配。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于橢球的活性污泥處理過(guò)程狀態(tài)區(qū)間估計(jì)方法，其特征在于：所述步驟S5中，為步驟四中的觀測(cè)器運(yùn)用橢球的方法設(shè)計(jì)了估計(jì)區(qū)間，使得觀測(cè)器在估計(jì)的同時(shí)能夠獲得其估計(jì)區(qū)間。