首页 > 88必威

活性污泥仿真平台实现及污水处理过程先进控制研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 13:51:22
热度:

活性污泥仿真平台实现及污水处理过程先进控制研究【摘要】:活性污泥法污水生物处理过程是一个影响因素多、变量间关联强、机理复杂的多变量耦合系统,研究其模型获取和解耦方法是获得满意控制品

【摘要】:活性污泥法污水生物处理过程是一个影响因素多、变量间关联强、机理复杂的多变量耦合系统,研究其模型获取和解耦方法是获得满意控制品质的必要途径。动态矩阵控制(DMC)具有良好的鲁棒性,且对模型要求较低,十分适合用来对污水处理过程实施先进控制。本文设计实现了一个活性污泥1号模型的仿真研究实验平台,该平台可以方便用户获取建模所需的数据和实现控制算法仿真;论文还基于动态矩阵控制研究了污水处理过程的稳、动态解耦控制方法。 本文首先根据国际水质协会推出的Benchmark基准,利用Matlab/Simulink工具箱搭建了污水处理仿真平台。在仿真平台上,可以方便地获取不同天气状况下,不同激励信号的响应数据,也可方便进行各种控制策略的仿真。数据对照和机理分析证明了仿真平台给出的结果是正确的。 其次,本文对所选操作变量和被控变量进行耦合性分析,证明污水处理过程变量间存在严重的关联耦合。为减少变量间耦合给控制系统带来的影响,论文研究了稳态进水情况下的多变量PID前馈解耦方法。为在解耦的同时提高控制系统的鲁棒性,论文研究了稳态进水情况下的多变量DMC解耦方法,将被控多变量系统分解成两个两输入单输出系统,通过求解二元一次方程组获取控制器输出变化量,引入误差观测器,起到进一步解耦作用。 最后,考虑到污水处理系统实际进水是动态变化的,并非一直处于稳态。论文结合数据聚类分析方法,研究了多模型DMC解耦控制方法。通过K-均值聚类方法对干旱天进水氨氮浓度数据进行聚类,求出簇中心,获得以簇中心为入水氨氮浓度的固定模型集合。再以实时进水氨氮浓度和簇中心为基本元素,设计模型切换准则。仿真结果表明,多模型方法可以有效提高污水处理系统的动态控制品质。 【关键词】:活性污泥 污水处理 仿真平台 动态矩阵控制 解耦控制 多模型 K-均值聚类
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-10
  • 第一章 绪论10-18
  • 1.1 研究背景与研究意义10-11
  • 1.2 国内外研究现状11-15
  • 1.2.1 污水处理工艺概况11-12
  • 1.2.2 活性污泥法数学模型研究现状12-13
  • 1.2.3 活性污泥法污水处理控制研究现状13-14
  • 1.2.4 污水处理仿真软件研究现状14-15
  • 1.3 本文的主要工作15-18
  • 第二章 污水处理过程 Benchmark 基准及仿真平台实现18-34
  • 2.1 Benchmark 模型基准18-25
  • 2.1.1 活性污泥1 号模型(ASM1)19-20
  • 2.1.2 进水负荷20-21
  • 2.1.3 生化反应池质量平衡方程21-22
  • 2.1.4 二沉池模型22-24
  • 2.1.5 出水指标和性能评价24-25
  • 2.2 Benchmark 仿真平台实现25-32
  • 2.2.1 仿真平台结构与功能介绍26-30
  • 2.2.2 平台验证30-32
  • 2.3 小结32-34
  • 第三章 污水处理过程耦合性分析与 PID 解耦34-44
  • 3.1 控制变量的选取34-35
  • 3.2 相对增益法分析系统耦合性35-39
  • 3.3 多变量PID 前馈补偿解耦控制器设计39-42
  • 3.4 小结42-44
  • 第四章 污水处理过程多变量 DMC 解耦设计44-58
  • 4.1 模型预测控制简介44-45
  • 4.2 单变量DMC 算法简介45-49
  • 4.2.1 预测模型45
  • 4.2.2 最优预测输出45-46
  • 4.2.3 目标函数和优化控制46
  • 4.2.4 前景优化控制46
  • 4.2.5 控制前景46-48
  • 4.2.6 S-DMC48-49
  • 4.3 多变量DMC 解耦控制器设计49-54
  • 4.3.1 预测模型49
  • 4.3.2 最优预测输出49-50
  • 4.3.3 目标函数50-51
  • 4.3.4 DMC 解耦设计51-52
  • 4.3.5 误差观测器52-54
  • 4.4 污水处理过程多变量DMC 解耦仿真54-57
  • 4.4.1 阶跃响应模型的获取54-56
  • 4.4.2 仿真结果56-57
  • 4.5 小结57-58
  • 第五章 污水处理过程多模型 DMC 解耦设计58-68
  • 5.1 K-均值聚类59-60
  • 5.2 多模型预测控制60-63
  • 5.2.1 模型集的建立61
  • 5.2.2 模型切换准则61-62
  • 5.2.3 多模型DMC 解耦控制器设计62-63
  • 5.3 污水处理过程多模型DMC 解耦仿真63-66
  • 5.4 小结66-68
  • 第六章 结束语68-72
  • 6.1 全文工作总结68-69
  • 6.2 未来工作展望69-72
  • 参考文献72-76
  • 致谢76-77
  • 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果77


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

载体生物膜反应器—活性污泥工艺处理高浓度化工废水    林丰;石剑峰;

重庆市污水处理工艺的调试与应用    樊荣建;

自动化技术在污水处理节能领域中的应用现状与前景    罗隆;周力尤;

紫外照射优势菌对矿区污水COD的去除研究    郑晓飞;毛缜;曹晓兵;

外加磁场活性污泥反应器处理生活污水的试验研究    林振锋;

案例推理方法在污水处理中的应用    汤伟;贝玉朗;李正开;

污水处理电耗分析和节能措施研究    华震宁;

河南省城镇污水处理厂能耗分析及节能建议    吴建平;李志辉;

模糊控制在SBR污水处理中的应用    戴倩;侯燕洪;刘俊杰;王大为;任超;

活性污泥样品荧光原位杂交实验方法研究    聂英进;孙晓莹;张轶凡;林姣;

保定鲁岗污水处理厂活性污泥运转效能的生物评价    周可新;许木启;曹宏;徐军;

低rbCOD及VFAs下强化生物脱氮除磷新工艺—活性污泥水解技术    崔成武;

活性污泥生化法在造纸废水处理中的运用    杨芸;

利用液相色谱-大气压化学电离源-质谱分析活性污泥中的微生物呼吸醌    张昱;高孟春;杨敏;胡建英;

生物膜-活性污泥复合膜生物反应器中同时硝化反硝的研究    王源;孟凡刚;周忠波;黄国城;高贵和;

五氯酚对好氧颗粒污泥与活性污泥活性影响的比较研究    李光伟;刘和;云娇;陈坚;

活性污泥凝絮体的形成过程    李培睿;李宗义;王振宇;王海磊;贾蕴丽;

生物除磷糖控制(CHC)工艺的试验研究    冯生华;刘延华;

活性污泥中短链氯化石蜡的环境分布    曾力希;王亚韡;江桂斌;

磁生物反应器试验研究    易洋;周勉;曾茂军;

从污水中找出“钱景”    薛燕 胡敦明

化腐朽为神奇    本报记者 庞惠文

追踪污水变清的奥秘    本报记者 来洁

制药污水成为湖北环保新难题    邓国军

重庆武汉分获亚行1亿美元贷款    记者 李韶辉

市污水处理厂通过省环保专项验收    李平

“机器人”吞污泥吐肥料治蓝藻    记者 燕冰通讯员 蔡晓臻

环保部华东督查中心领导来昌督查    记者 葛静

动力二厂 油泥变燃料节能又环保    郭冬梅

有机污水EM处理技术    何哲

污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究    杨红

固定化活性污泥与白腐菌处理焦化废水    卢永

活性污泥利用挥发性脂肪酸储存聚羟基脂肪酸酯的研究    李金娟

利用活性污泥混合菌群合成聚羟基烷酸脂的研究    陈玮

利用活性污泥混合菌群合成聚羟基烷酸脂的研究    陈玮

活性污泥和生物膜的胞外聚合物性质及其对污泥性能影响的比较研究    刘翔

紫外线损伤微生物机理及增强活性污泥降解特性应用研究    江映翔

基于免疫算法的污水处理系统预测及优化控制研究    叶洪涛

典型持久性有机污染物在城市污水处理过程中的迁移转化规律研究    刘俊建

海洋钻井平台废弃税基泥浆生物降解技术研究    杨知勋

活性污泥仿真平台实现及污水处理过程先进控制研究    杨彦波

活性污泥脱氮过程建模与控制策略仿真研究    余仁辉

活性污泥法污水处理过程仿真软件设计及在控制中的应用    商敏儿

活性污泥数学模型在天山污水处理厂工艺优化改造中的模拟研究    赵振

环境微生物的荧光原位杂交技术检测方法的研究    史俊

磷钙废水生物处理工艺选择试验    石小锋

循环活性污泥—生物膜工艺(CAS-BT)污水处理设备的优化设计    黄平

不同基质下低温厌氧发酵产气性能试验研究    孟庆辉

活性污泥法污水处理计算机仿真软件的开发及应用    范石美

基于ASM3的活性污泥模型改进及其应用研究    李玉新

Baidu
map