基于活性污泥模型的污水處理過程預測控制方法研究.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用。隨著立法對污水排放標準的嚴格規(guī)定，需要對污水處理過程采用先進的建模和控制技術(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、強非線性等特點，對其建模和控制難度較大。預測控制是工業(yè)過程中廣泛應用的一種先進控制算法，所以對污水處理過程的預測控制方法研究具有重要意義。本文對基于活性污泥l(xiāng)號模型(ASMl)的污水處理過程Benchmark進行建模方法研究，并且采用廣

2、義預測控制策略進行優(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；然后采用多變量廣義預測控制策略，分別對干擾恒定時的設(shè)定值追蹤控制以及干擾波動時的定值控制進行模擬仿真；考慮到污水處理過程不確定性，采用自適應策略進行多模型同時在線校正和特定的單個模型在線校正，以此改善模型的預測精度；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)污水處理過程的實際要求，為了滿足氮濃度的排放標準區(qū)間要求，研究了污水處理過程的區(qū)間廣義預測控制策略，把預測控制的常規(guī)二次目標轉(zhuǎn)化為帶軟約束問題的線性優(yōu)化問題；同時考慮到污水處理的能耗，在出水水質(zhì)目標之上建立了能耗最小目標，得到了污水處理的多目標預測控制，最后采用分層多目標優(yōu)化算法進行在線優(yōu)化求解，得到污水處理過程的多目標預測控制。 考慮到污水處理過程中關(guān)鍵組分測量速度過慢的實際情況，本文結(jié)合多速率辨識技術(shù)，