污水處理過程的模糊建模與控制.pdf

1、活性污泥法污水生化處理方法是利用細菌或者其他微生物的吸附降解等作用將污水中的污染物轉(zhuǎn)化為微生物細胞及一些無機物質(zhì)，從而凈化污水的一類二級處理方法，是目前應(yīng)用最廣泛的好氧生物處理技術(shù)之一。針對該過程機理復(fù)雜同時具有高度非線性、強耦合性、不確定性，并且污水入水組分波動很大等特點，研究一套行之有效地仿真、建模和控制策略，從而提高我國污水處理過程自動化水平及處理效果，進而緩解我國水資源問題具有很大的實際意義。本文基于污水處理國際基準(zhǔn)評估平臺BS

2、M1，研究了活性污泥法污水處理過程的仿真平臺搭建、模糊模型建立及其預(yù)測控制器設(shè)計方法。
　　首先，本文通過對污水處理國際基準(zhǔn)評估平臺BSM1（Benchmark Simulation Model N0.1），及其用于建立生化反應(yīng)池的國際水協(xié)提出的活性污泥1號模型（ASM1）和雙指數(shù)二沉池模型的深入學(xué)習(xí)，利用Matlab軟件搭建了BSM1評估系統(tǒng)的Simulink仿真模型，并與BSM1所提供的數(shù)據(jù)進行對比驗證，建立了控制系統(tǒng)設(shè)計及仿

3、真平臺，為后續(xù)的模糊建模方法及控制策略研究提供了必要條件。
　　然后，針對現(xiàn)有活性污泥過程模型的強非線性、強耦合性等特點，本文利用BSM1提供的輸入輸出數(shù)據(jù)，搭建了活性污泥過程中化學(xué)需氧量（COD）的模糊預(yù)測模型。該模型在深入理解機理模型的基礎(chǔ)上，通過對其進行分析、數(shù)學(xué)推導(dǎo)，進行結(jié)構(gòu)辨識，如輸入變量的選擇，結(jié)論的模型結(jié)構(gòu)等得到系統(tǒng)的模糊模型。同時將模糊 C均值聚類方法、最小二乘法相結(jié)合，分別用于劃分輸入空間和模型參數(shù)的估計。得到的

4、模型具有結(jié)構(gòu)簡單，易于理解，保持變量原有意義及可以有效利用線性系統(tǒng)分析方法等特點。通過將仿真結(jié)果與BSM1的實驗數(shù)據(jù)相對比，驗證了該方法描述系統(tǒng)運行的動態(tài)過程的有效性。
　　文章的最后針對活性污泥過程中擾動較大，所得模型通常存在誤差等特點，選取了預(yù)測控制方法設(shè)計控制器，該方法將最優(yōu)控制應(yīng)用于實際工業(yè)過程，對預(yù)測模型有較強包容性。此外，本文又從活性污泥過程的強非線性角度考慮，對比分析了線性預(yù)測控制方法及非線性預(yù)測控制方法在污水處理過