活性污泥仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)及污水處理過(guò)程先進(jìn)控制研究

【摘要】：活性污泥法污水生物處理過(guò)程是一個(gè)影響因素多、變量間關(guān)聯(lián)強(qiáng)、機(jī)理復(fù)雜的多變量耦合系統(tǒng),研究其模型獲取和解耦方法是獲得滿意控制品質(zhì)的必要途徑。動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)具有良好的魯棒性,且對(duì)模型要求較低,十分適合用來(lái)對(duì)污水處理過(guò)程實(shí)施先進(jìn)控制。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)活性污泥1號(hào)模型的仿真研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái),該平臺(tái)可以方便用戶獲取建模所需的數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)控制算法仿真;論文還基于動(dòng)態(tài)矩陣控制研究了污水處理過(guò)程的穩(wěn)、動(dòng)態(tài)解耦控制方法。 本文首先根據(jù)國(guó)際水質(zhì)協(xié)會(huì)推出的Benchmark基準(zhǔn),利用Matlab/Simulink工具箱搭建了污水處理仿真平臺(tái)。在仿真平臺(tái)上,可以方便地獲取不同天氣狀況下,不同激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)數(shù)據(jù),也可方便進(jìn)行各種控制策略的仿真。數(shù)據(jù)對(duì)照和機(jī)理分析證明了仿真平臺(tái)給出的結(jié)果是正確的。 其次,本文對(duì)所選操作變量和被控變量進(jìn)行耦合性分析,證明污水處理過(guò)程變量間存在嚴(yán)重的關(guān)聯(lián)耦合。為減少變量間耦合給控制系統(tǒng)帶來(lái)的影響,論文研究了穩(wěn)態(tài)進(jìn)水情況下的多變量PID前饋解耦方法。為在解耦的同時(shí)提高控制系統(tǒng)的魯棒性,論文研究了穩(wěn)態(tài)進(jìn)水情況下的多變量DMC解耦方法,將被控多變量系統(tǒng)分解成兩個(gè)兩輸入單輸出系統(tǒng),通過(guò)求解二元一次方程組獲取控制器輸出變化量,引入誤差觀測(cè)器,起到進(jìn)一步解耦作用。 最后,考慮到污水處理系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)水是動(dòng)態(tài)變化的,并非一直處于穩(wěn)態(tài)。論文結(jié)合數(shù)據(jù)聚類分析方法,研究了多模型DMC解耦控制方法。通過(guò)K-均值聚類方法對(duì)干旱天進(jìn)水氨氮濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類,求出簇中心,獲得以簇中心為入水氨氮濃度的固定模型集合。再以實(shí)時(shí)進(jìn)水氨氮濃度和簇中心為基本元素,設(shè)計(jì)模型切換準(zhǔn)則。仿真結(jié)果表明,多模型方法可以有效提高污水處理系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制品質(zhì)。 【關(guān)鍵詞】：活性污泥 污水處理 仿真平臺(tái) 動(dòng)態(tài)矩陣控制 解耦控制 多模型 K-均值聚類
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 污水處理工藝概況11-12
• 1.2.2 活性污泥法數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 活性污泥法污水處理控制研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 污水處理仿真軟件研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要工作15-18
• 第二章 污水處理過(guò)程 Benchmark 基準(zhǔn)及仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)18-34
• 2.1 Benchmark 模型基準(zhǔn)18-25
• 2.1.1 活性污泥1 號(hào)模型（ASM1）19-20
• 2.1.2 進(jìn)水負(fù)荷20-21
• 2.1.3 生化反應(yīng)池質(zhì)量平衡方程21-22
• 2.1.4 二沉池模型22-24
• 2.1.5 出水指標(biāo)和性能評(píng)價(jià)24-25
• 2.2 Benchmark 仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)25-32
• 2.2.1 仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)與功能介紹26-30
• 2.2.2 平臺(tái)驗(yàn)證30-32
• 2.3 小結(jié)32-34
• 第三章 污水處理過(guò)程耦合性分析與 PID 解耦34-44
• 3.1 控制變量的選取34-35
• 3.2 相對(duì)增益法分析系統(tǒng)耦合性35-39
• 3.3 多變量PID 前饋補(bǔ)償解耦控制器設(shè)計(jì)39-42
• 3.4 小結(jié)42-44
• 第四章 污水處理過(guò)程多變量 DMC 解耦設(shè)計(jì)44-58
• 4.1 模型預(yù)測(cè)控制簡(jiǎn)介44-45
• 4.2 單變量DMC 算法簡(jiǎn)介45-49
• 4.2.1 預(yù)測(cè)模型45
• 4.2.2 最優(yōu)預(yù)測(cè)輸出45-46
• 4.2.3 目標(biāo)函數(shù)和優(yōu)化控制46
• 4.2.4 前景優(yōu)化控制46
• 4.2.5 控制前景46-48
• 4.2.6 S-DMC48-49
• 4.3 多變量DMC 解耦控制器設(shè)計(jì)49-54
• 4.3.1 預(yù)測(cè)模型49
• 4.3.2 最優(yōu)預(yù)測(cè)輸出49-50
• 4.3.3 目標(biāo)函數(shù)50-51
• 4.3.4 DMC 解耦設(shè)計(jì)51-52
• 4.3.5 誤差觀測(cè)器52-54
• 4.4 污水處理過(guò)程多變量DMC 解耦仿真54-57
• 4.4.1 階躍響應(yīng)模型的獲取54-56
• 4.4.2 仿真結(jié)果56-57
• 4.5 小結(jié)57-58
• 第五章 污水處理過(guò)程多模型 DMC 解耦設(shè)計(jì)58-68
• 5.1 K-均值聚類59-60
• 5.2 多模型預(yù)測(cè)控制60-63
• 5.2.1 模型集的建立61
• 5.2.2 模型切換準(zhǔn)則61-62
• 5.2.3 多模型DMC 解耦控制器設(shè)計(jì)62-63
• 5.3 污水處理過(guò)程多模型DMC 解耦仿真63-66
• 5.4 小結(jié)66-68
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)68-72
• 6.1 全文工作總結(jié)68-69
• 6.2 未來(lái)工作展望69-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果77

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

載體生物膜反應(yīng)器—活性污泥工藝處理高濃度化工廢水    林豐;石劍峰;

重慶市污水處理工藝的調(diào)試與應(yīng)用    樊榮建;

自動(dòng)化技術(shù)在污水處理節(jié)能領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景    羅隆;周力尤;

紫外照射優(yōu)勢(shì)菌對(duì)礦區(qū)污水COD的去除研究    鄭曉飛;毛縝;曹曉兵;

外加磁場(chǎng)活性污泥反應(yīng)器處理生活污水的試驗(yàn)研究    林振鋒;

案例推理方法在污水處理中的應(yīng)用    湯偉;貝玉朗;李正開(kāi);

污水處理電耗分析和節(jié)能措施研究    華震寧;

河南省城鎮(zhèn)污水處理廠能耗分析及節(jié)能建議    吳建平;李志輝;

模糊控制在SBR污水處理中的應(yīng)用    戴倩;侯燕洪;劉俊杰;王大為;任超;

活性污泥樣品熒光原位雜交實(shí)驗(yàn)方法研究    聶英進(jìn);孫曉瑩;張軼凡;林姣;

保定魯崗污水處理廠活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物評(píng)價(jià)    周可新;許木啟;曹宏;徐軍;

低rbCOD及VFAs下強(qiáng)化生物脫氮除磷新工藝—活性污泥水解技術(shù)    崔成武;

活性污泥生化法在造紙廢水處理中的運(yùn)用    楊蕓;

利用液相色譜-大氣壓化學(xué)電離源-質(zhì)譜分析活性污泥中的微生物呼吸醌    張昱;高孟春;楊敏;胡建英;

生物膜-活性污泥復(fù)合膜生物反應(yīng)器中同時(shí)硝化反硝的研究    王源;孟凡剛;周忠波;黃國(guó)城;高貴和;

五氯酚對(duì)好氧顆粒污泥與活性污泥活性影響的比較研究    李光偉;劉和;云嬌;陳堅(jiān);

活性污泥凝絮體的形成過(guò)程    李培睿;李宗義;王振宇;王海磊;賈蘊(yùn)麗;

生物除磷糖控制(CHC)工藝的試驗(yàn)研究    馮生華;劉延華;

活性污泥中短鏈氯化石蠟的環(huán)境分布    曾力希;王亞韡;江桂斌;

磁生物反應(yīng)器試驗(yàn)研究    易洋;周勉;曾茂軍;

從污水中找出“錢(qián)景”    薛燕　胡敦明

化腐朽為神奇    本報(bào)記者 龐惠文

追蹤污水變清的奧秘    本報(bào)記者 來(lái)潔

制藥污水成為湖北環(huán)保新難題    鄧國(guó)軍

重慶武漢分獲亞行1億美元貸款    記者 李韶輝

市污水處理廠通過(guò)省環(huán)保專項(xiàng)驗(yàn)收    李平

“機(jī)器人”吞污泥吐肥料治藍(lán)藻    記者 燕冰通訊員 蔡曉臻

環(huán)保部華東督查中心領(lǐng)導(dǎo)來(lái)昌督查    記者 葛靜

動(dòng)力二廠 油泥變?nèi)剂瞎?jié)能又環(huán)保    郭冬梅

有機(jī)污水EM處理技術(shù)    何哲

污水生化處理的智能建模與優(yōu)化控制策略應(yīng)用研究    楊紅

固定化活性污泥與白腐菌處理焦化廢水    盧永

活性污泥利用揮發(fā)性脂肪酸儲(chǔ)存聚羥基脂肪酸酯的研究    李金娟

利用活性污泥混合菌群合成聚羥基烷酸脂的研究    陳瑋

利用活性污泥混合菌群合成聚羥基烷酸脂的研究    陳瑋

活性污泥和生物膜的胞外聚合物性質(zhì)及其對(duì)污泥性能影響的比較研究    劉翔

紫外線損傷微生物機(jī)理及增強(qiáng)活性污泥降解特性應(yīng)用研究    江映翔

基于免疫算法的污水處理系統(tǒng)預(yù)測(cè)及優(yōu)化控制研究    葉洪濤

典型持久性有機(jī)污染物在城市污水處理過(guò)程中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究    劉俊建

海洋鉆井平臺(tái)廢棄稅基泥漿生物降解技術(shù)研究    楊知?jiǎng)?/span>

活性污泥仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)及污水處理過(guò)程先進(jìn)控制研究    楊彥波

活性污泥脫氮過(guò)程建模與控制策略仿真研究    余仁輝

活性污泥法污水處理過(guò)程仿真軟件設(shè)計(jì)及在控制中的應(yīng)用    商敏兒

活性污泥數(shù)學(xué)模型在天山污水處理廠工藝優(yōu)化改造中的模擬研究    趙振

環(huán)境微生物的熒光原位雜交技術(shù)檢測(cè)方法的研究    史俊

磷鈣廢水生物處理工藝選擇試驗(yàn)    石小鋒

循環(huán)活性污泥—生物膜工藝（CAS-BT）污水處理設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)    黃平

不同基質(zhì)下低溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能試驗(yàn)研究    孟慶輝

活性污泥法污水處理計(jì)算機(jī)仿真軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用    范石美

基于ASM3的活性污泥模型改進(jìn)及其應(yīng)用研究    李玉新