專利名稱：基于自組織徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溶解氧模型預(yù)測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明利用基于自組織徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(S0RBFNN)的模型預(yù)測控制方法實現(xiàn)污水處理過程中溶解氧(DO)的控制，溶解氧(DO)的濃度直接決定了微生物的供養(yǎng)條件，對出水水質(zhì)和能耗有著重要影響。污水處理過程中溶解氧(DO)的控制作為污水處理的重要環(huán)節(jié)，是先進制造技術(shù)領(lǐng)域的重要分支，既屬于控制領(lǐng)域，又屬于水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的增長和公眾環(huán)保意識的增強，污水處理自動化技術(shù)迎來了前所未有的發(fā)展機遇。國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃中提出要研究并推廣高效、低能耗的污水處理新技術(shù)。因此，本發(fā)明的研究成果具有廣闊的應(yīng)用前景。溶解氧(DO)濃度是目前污水處理中應(yīng)用最為廣泛的運轉(zhuǎn)控制參數(shù)，當溶解氧不足或過量時都會導(dǎo)致污泥生存環(huán)境惡化當氧氣不足時，一方面由于好氧池中絲狀菌會大量繁殖，最終產(chǎn)生污泥膨脹，發(fā)生異常工況；另一方面由于好氧菌的生長速率降低從而引起出水水質(zhì)的下降。而氧氣過量(即過量曝氣)則會引起懸浮固體沉降性能變差，影響污水處理系統(tǒng)的正常運行。溶解氧的控制涉及到微生物的生長環(huán)境以及處理過程的能耗，因此，溶解氧控制一直是研究的重點。傳統(tǒng)的開關(guān)控制或者PID控制，雖然是當前應(yīng)用較為廣泛的控制方法，但是由于氧氣的溶解過程受入水水質(zhì)、溫度和PH值等方面的影響，具有高度非線性、強耦合性、時變、大滯后和不確定性等特點。采用傳統(tǒng)的開關(guān)控制或者PID控制方法自適應(yīng)能力較差，往往不能取得理想的控制效果。同時，由于污水處理過程具有滯后特性，精確表述控制變量與控制目標之間的關(guān)系十分困難。目前，污水處理過程模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、待整定參數(shù)過多，可辨識性差，不能動態(tài)地反應(yīng)出操作變量與控制目標之間的蘊含關(guān)系，無法用于在線控制。另夕卜，污水中污染物的數(shù)量多、含量各異，對檢測是一大挑戰(zhàn)。因此，必須尋求新的控制方法，以滿足污水處理過程控制的需要。優(yōu)良的控制可以節(jié)省污水處理運行費用，同時也是減少和應(yīng)對異常工況發(fā)生、保障污水處理過程正常運行的關(guān)鍵。此外，通過提高污水處理過程自動化水平，還可以有效地減少運行管理和操作人員，降低運行費用。本發(fā)明設(shè)計了一種基于自組織徑向基(SORBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型預(yù)測控制方法，通過構(gòu)建SORBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用模型預(yù)測的方法實現(xiàn)對污水處理過程中溶解氧(DO)的在線控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明獲得了一種溶解氧(DO)濃度的控制方法，該控制器基于自組織徑向基(SORBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過構(gòu)建SORBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析污水處理過程，實時改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時利用模型預(yù)測的控制方法提高控制能力；解決了控制器根據(jù)環(huán)境自動調(diào)整的問題，通過控制污水處理過程中的曝氣量從而達到控制DO濃度的目的；提高了污水處理過程中DO控制的精度，保障污水處理過程正常運行；
本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案及實現(xiàn)步驟1.基于SORBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溶解氧DO模型預(yù)測控制方法的設(shè)計，其特征在于，包括以下步驟(I)確定控制對象；本發(fā)明主要針對序批式間歇活性污泥系統(tǒng)中溶解氧進行控制，以曝氣量為控制量，溶解氧濃度為被控量；(2)設(shè)計用于污水處理過程中溶解氧DO模型預(yù)測控制方法的目標函數(shù)
權(quán)利要求
1.基于自組織徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溶解氧模型預(yù)測控制方法，其特征包括以下步驟 (1)確定控制對象；針對序批式間歇活性污泥系統(tǒng)中溶解氧進行控制，以曝氣量為控制量，溶解氧濃度DO為被控量； (2)設(shè)計用于污水處理過程中溶解氧DO模型預(yù)測控制方法的目標函數(shù)；
全文摘要
基于自組織徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溶解氧模型預(yù)測控制方法既屬于控制領(lǐng)域，又屬于水處理領(lǐng)域。針對污水處理過程高度非線性、強耦合性、時變、大滯后和不確定性嚴重等特點，該控制方法通過自動調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理能力，建立污水處理過程預(yù)測模型，利用模型預(yù)測控制方法進行控制，從而提高控制效果，能夠快速、準確地使溶解氧達到期望要求；解決了當前基于開關(guān)控制和PID控制自適應(yīng)能力較差的問題；實驗結(jié)果表明該方法能夠快速、準確地控制溶解氧濃度，并具有較強的自適應(yīng)能力，提高污水處理的質(zhì)量和效率、降低污水處理成本，促進污水處理廠高效穩(wěn)定運行。
文檔編號G05B13/04GK103064290SQ20131000051
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月1日
發(fā)明者韓紅桂, 伍小龍, 王麗丹, 喬俊飛 申請人:北京工業(yè)大學