活性污泥污水处理系统模糊神经网络控制研究

【摘要】：污水处理过程由于具有多变量、非线性、大滞后、不确定性严重，且难以建立起精确数学模型的特点，导致了其过程控制自动化水平相对落后的现状。 污水处理过程是一类典型的复杂过程，而复杂过程的优化控制一直是控制领域的研究热点。活性污泥污水处理法是世界各国普遍采用的一种污水处理的生物方法，本文针对活性污泥法污水处理过程控制中存在的问题，在深入分析前人研究成果的基础上，作了如下几方面工作： (1)通过对污水处理系统模型的研究，以污水处理系统的实际情况为基础，建立了一个新的变参数活性污泥污水处理过程的控制模型，并将该模型应用于本论文的控制研究当中； (2)在分析变参数活性污泥污水系统模型的稳定性及可控性基础上，应用现代控制理论的知识，给出了基于状态反馈的系统稳定控制方法； (3)提出了活性污泥污水处理系统的整体控制方案； (4)运用智能控制理论知识，设计了适合于控制方案的一种基于模糊神经网络的智能控制器，重点设计了控制器的结构及学习算法； (5)进行了必要的数字仿真实验，通过对变参数模型的控制研究，证明了整个控制方案的可行性与有效性； (6)与基于规则的传统模糊控制进行了的比较研究，结果表明具有学习能力的模糊神经网络控制应用于本系统可以获得更优的动念性能，进一步说明了模糊神经网络控制具有较强的鲁棒性。 本文提出的具有自学习能力的模糊神经网络控制方法，对污水处理过程实现优化控制提供了新的途径，具有一定的推广价值。 【关键词】：污水处理过程 过程建模 模糊神经网络控制 性能分析
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 课题背景及研究意义7-8
• 1.2 活性污泥污水处理系统自动化现状8-11
• 1.2.1 活性污泥污水处理系统概述8-10
• 1.2.2 污水处理过程自动化现状10-11
• 1.3 课题的来源与主要研究内容11-13
• 第2章 活性污泥污水处理系统变参数模型的建立13-22
• 2.1 活性污泥污水处理系统模型的发展13-15
• 2.2 建立活性污泥处理系统变参数模型15-20
• 2.2.1 模型转换16-18
• 2.2.2 建立变参数系统模型18-20
• 2.3 本章小结20-22
• 第3章 变参数活性污泥污水系统性能分析与综合22-34
• 3.1 变参数活性污泥污水系统稳定性分析22-23
• 3.2 变参数活性污泥污水系统可控性分析23-26
• 3.2.1 理论基础23-25
• 3.2.2 可控性分析25-26
• 3.3 变参数活性污泥污水系统稳定性综合26-33
• 3.3.1 状态空问设计理论及方法26-31
• 3.3.2 状念反馈控制设计31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 模糊神经网络控制34-59
• 4.1 控制方案34-35
• 4.2 模糊神经网络控制器设计35-58
• 4.2.1 模糊控制原理概述35-43
• 4.2.2 基于神经网络的自学习模糊控制器43-51
• 4.2.3 控制器设计51-56
• 4.2.4 控制器学习算法56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第5章 模糊神经网络控制系统的仿真实验研究59-67
• 5.1 建立模糊推理系统59-63
• 5.2 仿真实验与结果分析63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文73-74
• 致谢74

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