[发明专利]一种城市污水处理过程自适应评估多目标优化控制方法

说明书

一种城市污水处理过程自适应评估多目标优化控制方法属于城市污水处理领域。为了满足城市污水处理过程优化运行，本发明建立基于径向基核函数的城市污水处理过程优化控制目标模型，获取硝态氮浓度S_NO、溶解氧浓度S_O与能耗、出水水质的关系；设计基于自适应评估多目标粒子群的优化控制方法对S_NO和S_O的设定值进行优化，并对优化设定值进行跟踪控制；有效降低城市污水处理过程能耗并提高出水水质，实现城市污水处理过程高效稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种城市污水处理过程自适应评估多目标优化控制方法，首先，建立基于径向基核函数的城市污水处理过程优化控制目标模型，获得硝态氮浓度S_NO、溶解氧浓度S_O与能耗、出水水质的关系，然后，采用基于自适应评估多目标粒子群的优化控制方法对污水处理过程中S_NO和S_O的设定值进行优化，并对优化设定值进行跟踪控制，以降低能耗并提高出水水质，本发明可以降低城市污水处理能耗并提高出水水质，具有较高的应用价值。

背景技术

城市污水处理过程通过一系列生化反应，将污水中的有机物转化成无机物，并通过物理化学反应，将污水进行净化，使出水水质达标并排出。污水处理过程是水资源循环再利用的重要途径，对保护和节约水资源都有重要的作用。

城市污水处理过程机理复杂，具有强非线性特征，且能耗和出水水质都是与污水处理过程运行成本息息相关的要素，然而，能耗和出水水质两个目标相互冲突且具有较强的关联性，因此，如何实现城市污水处理过程优化运行是一个具有挑战性的问题。在城市污水处理过程中，与能耗和出水水质的相关变量中，硝态氮浓度S_NO和溶解氧浓度S_O是两个重要的可操作变量，获取S_NO和S_O的优化设定值是污水处理过程优化运行的一个热点问题，然而，在设定值优化过程中，通常仅考虑单一的多样性需求来获取S_NO和S_O的优化设定值，其获得过程具有一定的局限性，这一定程度上限制了城市污水处理过程优化控制性能，因此，考虑基于进化需求的自适应评估粒子群优化获取S_NO和S_O的优化设定值，设计出合理的优化方法，并对S_NO和S_O的优化设定值进行跟踪控制，不仅可以满足城市污水处理优化运行，降低能耗和保证出水水质，而且对城市污水处理过程的稳定运行起到了至关重要的作用。

本发明设计了一种城市污水处理过程自适应评估多目标优化控制方法，主要建立了基于径向基核函数的城市污水处理过程优化控制目标模型，采用自适应评估多目标粒子群优化方法获得S_NO和S_O的优化设定值，并利用PID控制器实现对S_NO和S_O优化设定值的跟踪控制。

发明内容

本发明采用了如下的技术方案及实现步骤：

1.一种城市污水处理过程自适应评估多目标优化控制方法，其特征包括建立基于径向基核函数的城市污水处理过程优化控制目标模型、设计基于自适应评估多目标粒子群的优化控制方法，具体步骤为：

(1)建立基于径向基核函数的城市污水处理过程优化控制目标模型

1)以城市污水处理过程能耗和出水水质作为优化目标，建立城市污水处理过程优化控制目标模型：

minF(t)＝[f₁(t),f₂(t)] (1)

其中，F(t)为t时刻城市污水处理过程优化控制目标模型；f₁(t)为t时刻城市污水处理过程能耗模型，f₂(t)为t时刻城市污水处理过程出水水质模型；

2)建立城市污水处理过程能耗和出水水质模型：