[发明专利]一种好氧-缺氧-厌氧反应器的鲁棒优化控制方法

说明书

本发明针对好氧‑缺氧‑厌氧反应器动力学强非线性，运行工况多变，外部扰动频繁的问题，提出了一种好氧‑缺氧‑厌氧反应器的鲁棒优化控制方法以提高运行性能。该方法首先建立了好氧‑缺氧‑厌氧反应器的运行性能指标，其次通过鲁棒优化算法求取鲁棒性较强的优化解，最后利用模糊神经网络对优化解进行跟踪控制，实现了好氧‑缺氧‑厌氧反应器的高效稳定运行。

技术领域

本发明通过研究好氧-缺氧-厌氧反应器的特点，建立了包含出水质量与运行成本在内的数据驱动运行性能指标，设计了鲁棒优化算法对出水质量与运行成本进行优化并求解出鲁棒性较强的优化解，利用模糊神经网络对优化解进行跟踪控制，实现了好氧-缺氧-厌氧反应器运行性能的最优化。这种好氧-缺氧-厌氧反应器的鲁棒优化控制方法能克服好氧-缺氧-厌氧反应器运行工况复杂多变、外部扰动强烈的特点，使好氧-缺氧-厌氧反应器稳定且高效地运行，属于过程控制领域。

背景技术

由于城市人口的不断增多，城市生活废水处理问题日益凸显，污水处理可以净化水质，改善生态环境，促进水资源循环，对城市的发展具有重要意义。好氧-缺氧-厌氧反应器是一种常用的污水处理工艺，具有良好的脱氮除磷效果，可用于二级污水处理或三级污水处理以及中水回用。然而由于好氧-缺氧-厌氧反应器的动力学具有强非线性，运行工况具有多变性，操作过程中具有强扰动，因此对其进行优化控制是很困难的。在好氧-缺氧-厌氧反应器中使用合适的优化控制方法提高运行性能具有显著的经济和社会效益。因此，本发明的研究成果具有广阔的应用前景。

好氧-缺氧-厌氧反应器优化控制的两个难点分别是：1)难以建立准确的运行性能指标，2)难以求解过程变量的设定点以最优化运行性能指标。为了建立运行性能指标，基于数学模型的优化控制方法被应用于具有确定动力学方程工业过程，但是由于好氧-缺氧-厌氧反应器的动力学呈复杂非线性，采用该方法难以准确地建立其运行性能指标。为了求解过程变量的设定点，学者们设计了一些优化算法，但由于运行条件多变且扰动强烈，难以求解出鲁棒性较强的设定点以保证稳定高效运行。因此，如何实现好氧-缺氧-厌氧反应器的优化控制是一个过程控制领域的重要课题，具有重要的现实意义。

本发明通过研究好氧-缺氧-厌氧反应器的特点，建立了包含出水质量与运行成本在内的数据驱动运行性能指标，设计了鲁棒优化算法对出水质量与运行成本进行优化并求解出鲁棒性较强的优化解，利用模糊神经网络对优化解进行跟踪控制，实现了好氧-缺氧-厌氧反应器的高效稳定运行。

发明内容

本发明获得了一种好氧-缺氧-厌氧反应器的鲁棒优化控制方法，首先建立了好氧-缺氧-厌氧反应器的数据驱动运行性能指标，其次通过鲁棒优化算法求取鲁棒性较强的优化解，最后利用模糊神经网络对优化解进行跟踪控制，实现了运行性能指标的最优化；

1.一种好氧-缺氧-厌氧反应器的鲁棒优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设计好氧-缺氧-厌氧反应器的操作性能评价指标：

1)建立数据驱动运行成本指标：