[发明专利]一种基于多任务动态转换策略的污水处理过程优化控制方法

说明书

一种基于多任务动态转换策略的污水处理过程优化控制方法，属于污水处理领域。为了实现污水处理过程中不同维度任务的并行优化控制，本发明构建基于高斯核函数的污水处理过程多任务优化模型，描述脱氮任务和除磷任务的控制变量与出水总氮、出水总磷、能耗的关系，设计基于动态转换策略的污水处理过程多任务粒子群优化设定方法，求解污水处理过程硝态氮S_NO和溶解氧S_O浓度的优化设定值并设计控制器完成优化设定值的跟踪控制，从而实现不同维数任务间的知识迁移，完成污水处理过程多任务优化控制。

技术领域

本发明在污水处理过程运行特性的分析基础上，设计一种基于多任务动态转换策略的污水处理过程优化控制方法，属于水处理领域。

背景技术

城市污水作为稳定的淡水资源，其循环利用可有效缓解水资源危机，是减少自然水需求和削弱水环境污染的重要方式。实施城市污水处理已成为我国水资源综合利用的重要环节。

在城市污水处理过程中，脱氮和除磷过程是两个相互影响且相互制约的任务，这两个任务具有不同的优化运行需求和多种相互冲突的优化目标。因此，如何设计一种多任务优化控制策略实现脱氮任务和除磷任务的并行优化是实现污水处理过程优化运行的关键。在污水处理优化控制出水总氮、出水总磷和能耗模型的建立过程中，由于污水处理工艺复杂，机理模型难以确定，因此，建立数据驱动的出水总氮、出水总磷和能耗模型对精确描述污水处理过程优化目标具有重要的意义；另外，在污水处理过程中，脱氮任务和除磷任务具有不同的维度，如何在不同维度任务间迁移知识，促进多个任务并行优化，获得优化设定值是实现污水处理过程多任务优化运行的关键问题；因此，设计合理的多任务优化控制方法，实现不同维度的脱氮任务和除磷任务并行优化，获取硝态氮和溶解氧设定值，并进行跟踪控制是污水处理过程的稳定高效运行的关键。

本发明设计了一种基于多任务动态转换策略的污水处理过程优化控制方法，主要构建了基于高斯核函数的污水处理过程多任务优化模型，并设计了基于动态转换策略的污水处理过程多任务粒子群优化设定方法，求解污水处理过程硝态氮和溶解氧浓度的优化设定值，设计控制器对优化设定值进行跟踪控制。

发明内容

本发明获得了一种基于多任务动态转换策略的污水处理过程优化控制方法，该方法利用高斯核函数建立污水处理过程多任务优化模型，获得脱氮任务和除磷任务的优化目标函数，设计基于动态转换策略的污水处理过程多任务优化设定方法求解污水处理过程硝态氮和溶解氧浓度的优化设定值，设计控制器对优化设定值进行跟踪控制，从而实现不同维度任务的并行优化，完成污水处理过程多任务优化控制。

本发明采用了如下的技术方案及实现步骤：

一种基于多任务动态转换策略的污水处理过程优化控制方法，其特征在于，建立基于高斯核函数的污水处理过程多任务优化模型，研究基于动态转换策略的污水处理过程多任务优化设定方法，并设计优化设定值的跟踪控制器，实现污水处理过程生物脱氮任务和生物除磷任务的并行优化控制，包括以下步骤：

(1)建立基于高斯核函数的污水处理过程多任务优化模型

污水处理过程的多任务优化模型采用高斯核函数方法描述优化设定值与出水总氮、出水总磷和能耗间的关系，主要包括生物脱氮任务模型和生物除磷任务模型；