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文檔簡介
1、污水處理系統(tǒng)是涉及物理、化學(xué)、生物和環(huán)境科學(xué)等多個領(lǐng)域的非線性復(fù)雜系統(tǒng)?;瘜W(xué)需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是一項能夠直接反映水體受有機(jī)污染程度的重要指標(biāo)。由于污水處理系統(tǒng)各因素條件的復(fù)雜性,以及儀表檢測技術(shù)的發(fā)展水平限制,雖然目前國內(nèi)外已有部分廠家研制出了COD快速檢測和在線儀器,但是它們價格昂貴,維護(hù)費用較高,并且易受水質(zhì)影響,誤差較大,難以得到大范圍的推廣。針對這一問題,本論文提出了一種基于HS-RBF
2、(Harmony Search,HS)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的COD軟測量模型,并實現(xiàn)污水出水COD值的預(yù)測估計。現(xiàn)將主要工作歸納如下:
1.在介紹污水處理檢測技術(shù)和軟測量技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,本文通過對污水處理系統(tǒng)工藝和原理的深入研究分析,獲取適用于COD軟測量建模的輔助變量。本文對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理,主元分析法篩選后,將輔助變量由7維數(shù)據(jù)降為5維,分別建立基于RBF和 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟測量模型。研究結(jié)果顯示,降維后比降維前的軟測量模
3、型具有更好的預(yù)測能力,RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量模型具有更高的預(yù)測精度和更優(yōu)的泛化能力。
2.針對 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在的隱含層相關(guān)參數(shù)對函數(shù)的泛化能力影響很大的問題,引入和聲搜索優(yōu)化算法對其進(jìn)行優(yōu)化。為了縮短收斂時間,提高和聲算法在優(yōu)化過程中的全局搜素能力,本文在總結(jié)基本和聲算法和前人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行了部分參數(shù)和算法結(jié)構(gòu)新的調(diào)整,提出GADHS(Global-best Additional Disturbed Harm
4、ony Research)算法,并將其與多種改進(jìn)和聲算法進(jìn)行benchmark標(biāo)準(zhǔn)尋優(yōu)函數(shù)測試,表現(xiàn)出更好的搜索性能。
3.利用改進(jìn)的和聲搜索算法對 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層數(shù)據(jù)中心、擴(kuò)展常數(shù)和輸出層權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化。仿真及研究結(jié)果表明,引入改進(jìn)的和聲算法對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化后,模型的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及泛化能力都得到了明顯的改進(jìn),GADHS-RBF軟測量模型具有最好的預(yù)測能力。通過與污水處理廠實際數(shù)據(jù)比較顯示,該模型具有較高的預(yù)測
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