[发明专利]一种I-MOEAD算法的污水处理过程优化控制方法

权利要求书

1.一种I-MOEAD算法的污水处理过程优化控制方法，其特征在于，包括：

利用最小二乘支持向量机对第五分区溶解氧浓度S_O5、第二分区硝态氮浓度S_NO2与出水总能耗OCI、出水水质EQI建立多目标优化模型；

基于多邻域策略优化所述多目标优化模型，通优化后的多目标优化模型对第五分区溶解氧浓度S_O5、第二分区硝态氮浓度S_NO2的设定值进行寻优，达到出水总能耗OCI和出水水质EQI之间的最佳平衡；

通过PID控制器对第五分区溶解氧浓度S_O5、第二分区硝态氮浓度S_NO2的最优值进行实时跟踪控制；

建立多目标优化模型包括，

minF(x)＝{f_OCI(x),f_EQI(x)}

其不等式约束为：

其中，minF(x)为所述多目标优化模型，x＝[S_O5,S_NO2]为第五分区溶解氧浓度S_O5和第二分区硝态氮浓度S_NO2组成的向量，f_OCI(x)和f_EQI(x)分别为OCI和EQI的优化目标函数表达式，S_Nh,e,avg和S_Ntot,e,avg分别为氨氮的平均浓度和总氮的平均浓度；TSS_e,avg为固体悬浮物平均浓度，COD_e,avg为平均化学需氧量，BOD_5,e,avg为5日平均生化需氧量；

出水总能耗OCI包括，

OCI＝AE+PE

其中，AE表示曝气能耗，PE表示泵送能耗

其中，t为时间，S_O.sat为溶解氧的饱和浓度，T为采样周期，t₀和t_f分别表示开始时间和结束时间；V_i和K_Lai分别表示第i个生化反应池的体积和曝气量，Q_a、Q_r和Q_w分别表示内回流量、外回流量和剩余污泥流量；

出水水质EQI包括，

其中，TSS表示固体悬浮物浓度，COD表示化学需氧量，S_NKj表示凯氏氮浓度，S_NO表示硝态氮浓度，BOD₅表示5日生化需氧量，Q_e表示清水排出量；

优化所述多目标优化模型包括，

将多目标优化模型分解为N个子问题，并将每个子问题的最优解构成种群；

将种群分为三个初始子种群I₁、I₂、I₃，分别为每个初始子种群分配进化变异策略，并通过子代进化率对初始子种群的规模进行动态调整，以适应不同进化时期对进化变异策略的需求；

分析种群在迭代过程中的进化状态并结合各进化变异策略搜索的范围，为每种进化变异策略分配一个邻域，使各进化变异策略能够在当前阶段适合的邻域内进行种群优化；

其中，三个初始子种群I₁、I₂、I₃的大小分别为u₁、u₂、u₃，优化开始阶段使u₁＝u₂＝u₃＝N/3；

进化变异策略包括，

DE/rand/1进化变异策略，其公式为：

DE/best/1进化变异策略，其公式为：

DE/rand-to-best/2进化变异策略，其公式为：

其中，d目标个体的索引，代表第p代种群中的随机个体，rk互不相等且rk≠d；表示第d代种群中表现最优的个体。