水處理混凝投藥預(yù)測控制方法研究.pdf

1、在實(shí)際工業(yè)控制過程中，復(fù)雜工業(yè)過程模型往往難以建立，模型預(yù)測控制算法因?qū)δＰ偷木纫蟛桓撸诮５暮喴仔?、魯棒性等方面有顯著優(yōu)點(diǎn)，抑制了控制算法對于系統(tǒng)模型參數(shù)變化的靈敏性，因此在復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)控制過程中得到推廣應(yīng)用。
　　混凝投藥是自來水處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，通過投加明礬等藥劑除去原水中的雜質(zhì)及其他有害物質(zhì)，這一過程效果的好壞將直接影響水廠的出水水質(zhì)。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型法、流動電流法等方法不能適應(yīng)水質(zhì)特性的強(qiáng)烈變化，單一的控制模型很

2、難有好的控制效果，不同水質(zhì)的特性需要有不同的模型與之匹配，為此本文提出了水處理混凝投藥的0-1組合優(yōu)化模型，根據(jù)源水流量的變化切換模型。考慮到水廠的經(jīng)濟(jì)性能，提出一種混凝投藥系統(tǒng)的雙層結(jié)構(gòu)模型預(yù)測控制策略，論文取得的主要工作包括以下幾個方面:
　　1.提出了一種水處理混凝投藥的0-1組合優(yōu)化模型，根據(jù)當(dāng)前水質(zhì)的穩(wěn)定程度，動態(tài)選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，使得在不同水質(zhì)特性時(shí)利用匹配的模型實(shí)現(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)良好的控制效果。當(dāng)水質(zhì)比較穩(wěn)定、變動不大的時(shí)

3、候，直接采用單一的回歸模型進(jìn)行預(yù)測;但當(dāng)水質(zhì)變動大、情況復(fù)雜的時(shí)候，采用單一的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。0-1組合模型根據(jù)當(dāng)前水質(zhì)的穩(wěn)定程度，動態(tài)決策用哪一個模型，不同的水質(zhì)特性有不同的模型與之匹配，達(dá)到優(yōu)化控制的目的。
　　2.采用水廠的實(shí)際數(shù)據(jù)建立了0-1組合優(yōu)化模型，并進(jìn)行仿真分析，與單獨(dú)采用非線性回歸模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行控制做數(shù)據(jù)擬合比較，得出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能直接從歷史數(shù)據(jù)過渡到過程工藝，能有效避免建模所需要的各種流程參數(shù)，這

4、對雨天等復(fù)雜情況效果好?；貧w模型對晴天等水質(zhì)情況變化不大的時(shí)候效果好，單個模型各有自己的優(yōu)勢，0-1組合優(yōu)化模型是取了他們控制效果最好的一部分，是一種組合優(yōu)化。
　　3.提出了混凝投藥系統(tǒng)的雙層結(jié)構(gòu)模型預(yù)測控制策略，采用MPC穩(wěn)態(tài)目標(biāo)計(jì)算和動態(tài)優(yōu)化控制兩級結(jié)構(gòu)，上層穩(wěn)態(tài)優(yōu)化，下層動態(tài)控制，在每一個采樣時(shí)刻動態(tài)優(yōu)化性能指標(biāo)，同時(shí)傳遞給下層，結(jié)合考慮了水廠的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，通過目標(biāo)函數(shù)來體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)現(xiàn)卡邊控制。經(jīng)過仿真分析可以看出雙