一种基于机理模型的优化控制膜生物反应器运行的方法

摘要

一种基于机理模型的优化控制膜生物反应器运行的方法，它涉及污水处理系统工艺目标控制领域。它解决了现有的建立在经验基础上的膜生物反应器自优化控制缺乏有效调控的问题，本发明将不含噪声信号输入至DPS模型获得控制变量和控制目标的预测优化轨线；并将含有噪声信号输入至NMPC模型，同时结合预测优化轨线，获得输入量集u和输出量集y，从输入量集u中选取输入参数将所述输入参数输入至基础控制BC模块，获得实际输入参数ubc，判断所述实际输入参数ubc下的输出目标当所述输出目标符合预设目标y时，选取此时输入参数为膜生物反应器运行操作参数，完成对膜生物反应器运行的优化控制。本发明适用于污水处理系统的有效控制。

主权项

1.一种基于机理模型的优化控制膜生物反应器运行的方法，其特征在于它的具体过程为：步骤一：获得正在运行的膜生物反应器的初始状态x₀和膜生物反应器中的活性污泥系统模型ASM的初始模型参数p₀；步骤二：将初始状态x₀和初始模型参数p₀输入扩展卡尔曼滤波EKF模型，所述扩展卡尔曼滤波EKF模型对所述初始状态x₀和初始模型参数p₀进行估计，获得膜生物反应器的不含噪声初始状态和不含噪声初始模型参数同时获得含噪声初始状态和含噪声初始模型参数步骤三：将不含噪声初始状态和不含噪声初始模型参数输入至设定有膜生物反应器运行预设目标y的动态预测设定DPS模型，并采用分离建模思想和混合逻辑动态优化MLDO模型对膜生物反应器运行控制目标和膜生物反应器运行控制变量进行动态实时优化D-RTO，获得关于膜生物反应器运行控制变量的膜生物反应器运行控制目标的预测优化轨线；步骤四：在膜生物反应器运行控制目标的预测优化轨线的预设目标y附近区域选取控制变量并将含噪声初始状态和含噪声初始模型参数添加至非线性模型预测控制NMPC模型，采用模型预测控制MPC模型获得膜生物反应器运行输入参数步骤五：将膜生物反应器运行输入参数输入至基础控制BC模块，所述基础控制BC模块将所述膜生物反应器运行输入参数无差别实时传递至膜生物反应器进行调节，同时所述膜生物反应器将实际参数u_re反馈回基础控制BC模块至此时所述膜生物反应器输出膜生物反应器运行输出目标步骤六：判断膜生物反应器运行输出目标符合膜生物反应器运行预设目标y，如果是，执行步骤八，否则执行步骤七；步骤七：将膜生物反应器运行在当前输入参数条件下的状态x和模型参数p分别定义为新的初始状态x₀和新的初始模型参数p₀，返回执行步骤二；步骤八：将膜生物反应器运行输出目标所对应的膜生物反应器运行输入参数定义为膜生物反应器运行操作参数，完成对膜生物反应器运行的优化控制。