[发明专利]一种电絮凝过程的优化控制方法及装置

权利要求书

1.一种电絮凝过程的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：构建电絮凝过程杂质浓度与电流的机理关系模型，采集工业数据对模型进行参数辨识和验证；其中，所述机理关系模型是根据物料守恒原理、朗缪尔方程、法拉第定律构建的模型，表示如下：

其中，上标j＝1,2,…,N是多级的电絮凝反应器数目标号，分别是反应器中杂质浓度，溶解氧浓度，氢氧根浓度，是反应器入口杂质浓度，是反应器电压，i^j是电流密度，Q^j是流量，V^j是反应器体积，A^j是极板面积，F是法拉第常数，z是转移电荷数，σ^j是电导率，是待辨识工业参数，“:＝”表示“定义为…函数”；

步骤S2：基于电絮凝的所述机理关系模型和杂质去除率最高与处理成本最小两个冲突目标，构建电絮凝过程动态多目标优化模型；

步骤S2中具体还包括，在所述电絮凝的机理关系模型中考虑了杂质去除率最高与处理成本最小两个冲突目标的约束后，得到的电絮凝过程动态多目标优化模型表示如下：

maxJ₁＝RE (4)

其中，L^j是电絮凝反应器中阴极板的个数，T_f是电絮凝反应时间，p₁是电价，p₂是环保税额，p_M是污染当量值，q是污染物质量，i_min和i_max为电流密度的最小值和最大值，上标N是电絮凝反应器的总数目，RE是杂质去除率；

步骤S3：提出间隔自调整参数化方法和换向因子，并引入到所述电絮凝过程动态多目标优化模型中构建基于换向周期的优化模型；步骤S3中具体还包括以下步骤S3.1-3.3：

S3.1:采用控制参数化方法对控制变量进行参数化，

即满足：

其中，是总时间尺度上的控制变量，是上的控制变量，是时间点，H是控制间隔数；

S3.2:将控制间隔设定为待优化的决策变量，决策变量表示如下：

S3.3:在优化模型中引入换向因子得到基于换向周期的多目标优化模型，其中，基于换向周期的多目标优化模型表示如下：

maxJ₁＝RE (9)

其中，换向因子取值为-1或1；

步骤S4：采用多目标状态转移算法对电流和换向周期进行优化，得到非支配解集，然后运行评估准则获取评估值，选取最小的评估值对应的电流和换向周期作为工业设定值；步骤S4中，评估值E(n)的计算方法如下：

其中，M是目标函数个数，ω_m是权重系数，J_m(n)是第n个非支配解对应的第m个目标函数的适应值，J_m(optimal)是第m个目标函数的最优适应值。