城市污水处理过程自组织滑模控制研究
发布时间：2023-03-29 17:43
城市污水处理过程控制是保证出水水质达标、提高处理效率的重要手段,其基本思想是:通过及时获取运行过程数据,利用控制方法对风机、回流泵、加药泵等进行调节,达到期望的运行效果。然而,由于城市处理包含物理处理、生物处理和化学处理等过程,其过程控制面临巨大的挑战,主要体现在:1)影响城市污水处理过程状态的因素众多且相互影响,城市污水处理过程机理异常复杂,缺少精确的机理模型。2)城市污水处理过程变量难以实时检测,尤其是关键水质参数总磷(TP)、氨氮(NH4-N)等无法在线检测,缺少足够的运行状态信息。3)城市污水处理过程入水只能被动接受,入水流量、成份、污染物种类、有机物浓度等波动较大,是一个典型的多干扰非线性动态系统,且始终运行于非平稳状态。因此,如何精确识别城市污水处理过程状态,利用有效的过程控制方法实现过程变量的稳定精准控制,仍然是当前城市污水处理过程控制研究的热点和难点。针对上述城市污水处理过程控制面临的挑战,论文以城市污水处理出水水质稳定达标为目标,基于城市污水处理过程工艺和原理,解析过程生化反应机理,提取城市污水处理过程难在线检测的水质参数,建立了关键水质参数的智...
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究及研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.1.3 课题来源
1.2 城市污水处理过程控制研究现状
1.2.1 基于机理模型的城市污水处理过程控制研究现状
1.2.2 基于数据的城市污水处理控制研究现状
1.3 论文主要工作
1.4 论文内容安排
第2章 城市污水处理过程控制要素分析
2.1 引言
2.2 城市污水处理过程概述
2.2.1 城市污水处理过程机理分析
2.2.2 城市污水处理过程影响因素分析
2.3 城市污水处理过程控制架构
2.3.1 城市污水处理过程控制关键组成
2.3.2 城市污水处理过程控制主要流程
2.4 城市污水处理过程变量检测
2.4.1 城市污水处理过程关键水质变量检测
2.4.2 城市污水处理过程状态识别
2.5 城市污水处理过程典型过程控制
2.5.1 城市污水处理典型过程分析
2.5.2 城市污水处理过程控制目标分析
2.5.3 城市污水处理过程控制器设计原则
2.5.4 城市污水处理过程控制关键点分析
2.6 本章小结
第3章 城市污水处理过程关键水质参数检测
3.1 引言
3.2 城市污水处理过程关键水质参数特征变量分析
3.2.1 城市污水处理过程关键水质参数相关变量
3.2.2 城市污水处理过程关键水质参数特征变量选取
3.3 自组织模糊神经网络
3.3.1 模糊神经网络结构
3.3.2 结构自组织优化算法
3.4 基于自组织模糊神经网络的关键水质参数特征模型设计
3.4.1 关键水质参数特征模型结构
3.4.2 关键水质参数检测主要流程
3.4.3 模型特性分析
3.5 实验分析
3.5.1 出水NH4-N浓度在线检测
3.5.2 出水TP浓度在线检测
3.6 本章小结
第4章 城市污水处理过程鲁棒滑模控制器设计
4.1 引言
4.2 城市污水处理过程干扰分析
4.2.1 城市污水处理过程动态模型
4.2.2 外部扰动特征分析
4.2.3 内部扰动特征分析
4.3 外部鲁棒控制器设计
4.3.1 滑模控制自适应趋近率
4.3.2 滑模控制自适应控制增益
4.3.3 外部鲁棒控制率
4.3.4 外部鲁棒控制器特性分析
4.4 内部鲁棒控制器设计
4.4.1 基于模糊神经网络的内部扰动辨识器
4.4.2 内部鲁棒控制率
4.4.3 内部鲁棒控制器特性分析
4.5 实验分析
4.5.1 典型非线性控制系统仿真实验
4.5.2 典型城市污水处理过程控制实验
4.5.3 实验结果分析
4.6 本章小结
第5章 城市污水处理过程单变量自组织滑模控制器设计
5.1 引言
5.2 城市污水处理过程非线性特征分析
5.2.1 城市污水处理过程非线性特性描述
5.2.2 城市污水处理过程典型控制变量描述
5.3 自组织滑模控制器设计
5.3.1 自组织滑模控制器结构
5.3.2 控制器结构自组织算法
5.3.3 控制器参数自适应率
5.3.4 自组织滑模控制算法
5.4 自组织滑模控制器特性分析
5.5 实验结果与分析
5.5.1 典型非线性控制系统仿真实验
5.5.2 典型城市污水处理过程控制验证实验
5.5.3 结果分析
5.6 本章小结
第6章 城市污水处理过程多变量自组织滑模控制器设计
6.1 引言
6.2 城市污水处理过程运行过程分析
6.2.1 城市污水处理全流程分析
6.2.2 城市污水处理典型过程分析
6.3 城市污水处理过程多变量自组织滑模控制器
6.3.1 多变量控制原理
6.3.2 多变量控制器设计
6.3.3 多变量控制器性能分析
6.4 实验验证
6.4.1 实验环境设置
6.4.2 恒定设定值的跟踪控制
6.4.3 动态设定值的跟踪控制
6.4.4 实际城市污水处理厂过程控制验证实例
6.5 本章小结
第7章 城市污水处理过程自组织滑模控制系统设计
7.1 引言
7.2 城市污水处理过程自组织滑模控制系统架构
7.2.1 控制系统需求分析
7.2.2 控制系统总体设计
7.2.3 控制系统功能模块开发
7.3 城市污水处理过程自组织滑模控制系统
7.3.1 控制系统运行环境分析
7.3.2 控制设备的选择
7.3.3 控制系统界面设计与管理
7.3.4 控制系统实施操作
7.4 城市污水处理过程自组织滑模控制系统应用验证
7.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间的成果
致谢
本文编号：3774190
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究及研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.1.3 课题来源
1.2 城市污水处理过程控制研究现状
1.2.1 基于机理模型的城市污水处理过程控制研究现状
1.2.2 基于数据的城市污水处理控制研究现状
1.3 论文主要工作
1.4 论文内容安排
第2章 城市污水处理过程控制要素分析
2.1 引言
2.2 城市污水处理过程概述
2.2.1 城市污水处理过程机理分析
2.2.2 城市污水处理过程影响因素分析
2.3 城市污水处理过程控制架构
2.3.1 城市污水处理过程控制关键组成
2.3.2 城市污水处理过程控制主要流程
2.4 城市污水处理过程变量检测
2.4.1 城市污水处理过程关键水质变量检测
2.4.2 城市污水处理过程状态识别
2.5 城市污水处理过程典型过程控制
2.5.1 城市污水处理典型过程分析
2.5.2 城市污水处理过程控制目标分析
2.5.3 城市污水处理过程控制器设计原则
2.5.4 城市污水处理过程控制关键点分析
2.6 本章小结
第3章 城市污水处理过程关键水质参数检测
3.1 引言
3.2 城市污水处理过程关键水质参数特征变量分析
3.2.1 城市污水处理过程关键水质参数相关变量
3.2.2 城市污水处理过程关键水质参数特征变量选取
3.3 自组织模糊神经网络
3.3.1 模糊神经网络结构
3.3.2 结构自组织优化算法
3.4 基于自组织模糊神经网络的关键水质参数特征模型设计
3.4.1 关键水质参数特征模型结构
3.4.2 关键水质参数检测主要流程
3.4.3 模型特性分析
3.5 实验分析
3.5.1 出水NH4-N浓度在线检测
3.5.2 出水TP浓度在线检测
3.6 本章小结
第4章 城市污水处理过程鲁棒滑模控制器设计
4.1 引言
4.2 城市污水处理过程干扰分析
4.2.1 城市污水处理过程动态模型
4.2.2 外部扰动特征分析
4.2.3 内部扰动特征分析
4.3 外部鲁棒控制器设计
4.3.1 滑模控制自适应趋近率
4.3.2 滑模控制自适应控制增益
4.3.3 外部鲁棒控制率
4.3.4 外部鲁棒控制器特性分析
4.4 内部鲁棒控制器设计
4.4.1 基于模糊神经网络的内部扰动辨识器
4.4.2 内部鲁棒控制率
4.4.3 内部鲁棒控制器特性分析
4.5 实验分析
4.5.1 典型非线性控制系统仿真实验
4.5.2 典型城市污水处理过程控制实验
4.5.3 实验结果分析
4.6 本章小结
第5章 城市污水处理过程单变量自组织滑模控制器设计
5.1 引言
5.2 城市污水处理过程非线性特征分析
5.2.1 城市污水处理过程非线性特性描述
5.2.2 城市污水处理过程典型控制变量描述
5.3 自组织滑模控制器设计
5.3.1 自组织滑模控制器结构
5.3.2 控制器结构自组织算法
5.3.3 控制器参数自适应率
5.3.4 自组织滑模控制算法
5.4 自组织滑模控制器特性分析
5.5 实验结果与分析
5.5.1 典型非线性控制系统仿真实验
5.5.2 典型城市污水处理过程控制验证实验
5.5.3 结果分析
5.6 本章小结
第6章 城市污水处理过程多变量自组织滑模控制器设计
6.1 引言
6.2 城市污水处理过程运行过程分析
6.2.1 城市污水处理全流程分析
6.2.2 城市污水处理典型过程分析
6.3 城市污水处理过程多变量自组织滑模控制器
6.3.1 多变量控制原理
6.3.2 多变量控制器设计
6.3.3 多变量控制器性能分析
6.4 实验验证
6.4.1 实验环境设置
6.4.2 恒定设定值的跟踪控制
6.4.3 动态设定值的跟踪控制
6.4.4 实际城市污水处理厂过程控制验证实例
6.5 本章小结
第7章 城市污水处理过程自组织滑模控制系统设计
7.1 引言
7.2 城市污水处理过程自组织滑模控制系统架构
7.2.1 控制系统需求分析
7.2.2 控制系统总体设计
7.2.3 控制系统功能模块开发
7.3 城市污水处理过程自组织滑模控制系统
7.3.1 控制系统运行环境分析
7.3.2 控制设备的选择
7.3.3 控制系统界面设计与管理
7.3.4 控制系统实施操作
7.4 城市污水处理过程自组织滑模控制系统应用验证
7.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间的成果
致谢
本文编号：3774190
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