[发明专利]污水处理的曝气控制方法

摘要

本发明公开了一种污水处理的曝气控制方法，本发明运用多种控制策略、多种模型相结合的，利用多元参数模型进行曝气过程建模；使用基函数自适应选择和BP神经网络模型预测，来适应水质的变化。本发明具有有效地解决了曝气控制的滞后问题，从而保证出水水质符合标准并且稳定；污水处理效率高，能耗低，污水处理成本低的特点。

主权项

1.一种污水处理的曝气控制方法，其特征是，包括如下步骤：(1-1)计算机中设有模式匹配库：模式匹配库中包括g个斜率从小到大排列的基函数；(1-2)计算机设定与g个基函数一一对应的g个输出误差类别；(1-3)e为位于区间(0，1)内的任一个数，计算机设定e的取值范围与误差类别的对应关系；(1-4)计算机中设有曝气预测模型：(1-4-1)设定X2=1x2(1)x2(1)21x2(2)x2(2)2.........1x2(n)x2(n)2,]]>X3=1x3(1)x3(1)21x3(2)x3(2)2.........1x3(n)x3(n)2,]]>Y=[b(1)，b(2)，…，b(n)]^T，其中，x₂(1)，x₂(2)，...，x₂(n)为采集的原水COD的各个归一化数值，x₃(1)，x₃(2)，...，x₃(n)为采集的污泥浓度的各个归一化数值，b(1)，b(2)，…，b(n)为采集的溶解氧的各个归一化数值；(1-4-2)利用公式m^=(X2TX2)-1X2TY]]>和n^=(X3TX3)-1X3TY]]>计算得到和(1-4-3)利用m^=[m0,m1,m2]T,n^=[n0,n1,n2]T,]]>计算得到m₀，m₁，m₂，n₀，n₁，n₂；(1-4-4)设定x₂′=m₀+m₁x₂+m₂x₂²，x₃′=n₀+n₁x₃+n₂x₃²；(1-4-5)利用b^=(XTX)-1XTY]]>计算利用b^=[b0,b1,b2,b3,b4]T]]>计算得到b₀，b₁，b₂，b₃，b₄；设定X=1x1(1)x2′(1)x3′(1)x4(1)1x1(2)x2′(2)x3′(2)x4(2)...............1x1(n)x2′(n)x3′(n)x4(n);]]>(1-4-6)计算机中设有多元回归模型：y^=b0+b1x1+b2x2′+b3x3′+b4x4,]]>其中：x₁为采集的原水流量，x₂为采集的原水COD，x₃为采集的污泥浓度，x₄为曝气量，为溶解氧回归预测值；(1-5)计算机中存储有BP曝气模型，计算机将当前时刻水质水量X=(x₁₁，x₁₂，...，x_1n)输入BP曝气模型中，得到当前时刻的溶解氧BP预测值y；设定期望值c(i)(i=0，1，2，…，n)；利用公式E=|y-c(i)|计算误差E，利用公式e=E/E_max计算E的归一化值e；(1-6)重复步骤(1-1)至(1-3)利用e选定基函数f(i)，i为变量，i的取值为0,1,2，…，n；(1-7)设定Δu(i)=μ*f(i)，设定初始时刻的曝气量u(0)的值，则u(1)=u(0)+μf(1)，u(2)=u(0)+μΣi=12f(i),]]>…，u(n)=u(0)+μΣi=1nf(i);]]>μ为待定系数；将x₄=u(1)，u(2)，…，u(n)依次代入(1-4-6)的回归模型，得到相应的y(1)，y(2)，…，y(n)；(1-8)设定y(i)是y(1)，y(2)，…，y(n)中的任一个，利用公式y_m(i)=y(i)(y_max-y_min)+y_min计算y_m(i)；利用公式y_p(i)=y_m(i)+e(i)计算y_p(i)，其中e(i)=y_p-y_m，y_p为当前时刻的y值，y_m为y_m(0)；(1-9)将y_p(0)代入公式y_r(i)=c(i)+e^-i(c(0)-y_p(0))中，计算y_r(i)，将y_r(i)代入J=Σi=1H[yr(i)-yp(i)]2]]>中计算J；(1-10)对J进行最小二乘法运算，得到μ值；利用公式u(1)=u(0)+μf(1)及计算出曝气过程中的曝气量u(1)，u(2)，…，u(n)；(1-11)利用u(1)，u(2)，…，u(n)对污水处理的曝气过程进行控制。