[发明专利]一种基于改进粒子群算法的污水处理优化控制方法

权利要求书

1.一种基于改进粒子群算法的污水处理优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

构建多目标函数OC＝y_E(AE+PE)+y_SPSP，其中，OC为污水处理过程的运作成本，AE为曝气能量消耗，PE为泵气能量消耗，SP为污泥处置费用，y_E为1KW*h电能耗，y_SP为1g污泥的处理费用；

构建改进的粒子群算法X_i＝[X_i1,…,X_i4]，i＝1，…，NP，其中，X_i包括四个优化变量，四个所述优化变量分别为好氧区溶解氧浓度S_O,5、末端悬浮物浓度SS₅、厌氧区硝酸氮浓度S_NO,2以及污泥回流比r，NP为种群规模；

利用所述改进的粒子群算法进行优化计算，获取粒子的位置X(t)＝[S_O,5,SS₅,S_NO,2,r]；

输入计算目标函数值，更新粒子的个体极值p_best和群体极值g_best，并更新粒子的位置；

检查粒子的位置信息，检查粒子每一维度的范围值是否超出寻优值范围，若粒子的范围值超出寻优值范围，则用最大边界值替代所述粒子的范围值；

以OC为目标函数，输出粒子位置值；

基于所述改进的粒子群算法X_i＝[X_i1,…,X_i4]进行迭代优化并判断是否满足迭代终止条件，若满足，则输出四个所述优化变量的设定值优化结果，否则，继续进行迭代优化直至满足迭代终止条件；

所述粒子的位置通过公式以及进行更新，其中c₁以及c₂为加速度系数，r₁以及r₂为[0,1]之间的随机数，W为改进的粒子群算法的惯性权重，T为改进的粒子群算法的最大迭代次数。

2.如权利要求1所述的一种基于改进粒子群算法的污水处理优化控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：根据得到的四个所述优化变量的设定值优化结果，对污水处理过程进行优化控制。

3.如权利要求2所述的一种基于改进粒子群算法的污水处理优化控制方法，其特征在于，四个所述优化变量的优化区域分别为：S_O,5∈[0.5,2],SS₅∈[4000,5000],S_NO,2∈[0.5,2],r∈[0.5,1.5]。

4.如权利要求3所述的一种基于改进粒子群算法的污水处理优化控制方法，其特征在于，所述根据得到的四个所述优化变量的设定值优化结果，对污水处理过程进行优化控制的具体步骤包括：

构建分别与所述好氧区溶解氧浓度S_O,5、所述末端悬浮物浓度SS₅以及所述厌氧区硝酸氮浓度S_NO,2相对应的第一PI控制器、第二PI控制器以及第三PI控制器；

分别将所述好氧区溶解氧浓度S_O,5的设定值优化结果、所述末端悬浮物浓度SS₅的设定值优化结果以及所述厌氧区硝酸氮浓度S_NO,2的设定值优化结果代入所述第一PI控制器、所述第二PI控制器以及所述第三PI控制器，对污水处理过程进行优化控制。

5.如权利要求4所述的一种基于改进粒子群算法的污水处理优化控制方法，其特征在于，曝气能量消耗

泵气能量消耗污泥处置费用其中，Q_IN(t)为污水入水流量，Q_RINT(t)为内回流量，Q_REXT(t)为外回流量，TSS_w(t)为污水净化中的总悬浮物量，Q_w(t)为剩余泥污排放量，K_La_i为第i个好氧池的总氧传递系数，V_i为第i个反应池体积，V_ref为标准反应池体积，P_F为能量转换系数。