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城市污水处理过程污泥膨胀识别与抑制综述 被引量:3
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作者 潘红光 张莹婷 +1 位作者 折洋洋 杨勇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期798-807,共10页
污泥膨胀是活性污泥法污水处理过程中常见的一类异常工况,且具有严重危害性,研究污泥膨胀的识别和抑制方法对城市污水处理过程正常运行意义重大.本文主要针对城市污水处理过程中污泥膨胀的识别和抑制方法进行综述.首先,文章概述了城市... 污泥膨胀是活性污泥法污水处理过程中常见的一类异常工况,且具有严重危害性,研究污泥膨胀的识别和抑制方法对城市污水处理过程正常运行意义重大.本文主要针对城市污水处理过程中污泥膨胀的识别和抑制方法进行综述.首先,文章概述了城市污水处理过程,介绍了污泥膨胀的概念、主要特点、类型和成因;其次,概述了基于微生物生理特征、机理模型、图像识别和数据驱动的污泥膨胀识别方法,分析其发展现状并指出优缺点;然后,概述了基于过程调控和机理特征的污泥膨胀抑制方法,分析其发展现状并对比优缺点;最后,总结全文,指出了城市污水处理过程污泥膨胀识别和抑制面临的主要问题,并对其研究趋势进行了展望. 展开更多
关键词 污泥膨胀 活性污泥法 城市污水处理过程 识别 抑制
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城市污水处理过程自适应滑模控制 被引量:7
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作者 韩红桂 秦晨辉 +1 位作者 孙浩源 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1010-1018,共9页
针对城市污水处理过程时滞导致难以稳定控制的问题,提出一种自适应滑模控制方法 (Adaptive sliding mode control, ASMC).首先,分析推流时滞对城市污水处理生化反应过程的影响,建立时滞影响下的城市污水处理运行控制模型;其次,设计一种... 针对城市污水处理过程时滞导致难以稳定控制的问题,提出一种自适应滑模控制方法 (Adaptive sliding mode control, ASMC).首先,分析推流时滞对城市污水处理生化反应过程的影响,建立时滞影响下的城市污水处理运行控制模型;其次,设计一种基于模糊神经网络的预估补偿模型,完成滞后变量的准确预测,实现控制模型中变量时刻的统一;最后,设计一种具有自适应开关增益系数的滑模控制器(Sliding mode control, SMC),实现溶解氧和硝态氮的稳定控制.将提出的自适应滑模控制方法应用于城市污水处理过程基准仿真平台,实验结果显示该方法能够实现城市污水处理运行过程稳定控制. 展开更多
关键词 城市污水处理过程 时滞 滑模控制 模糊神经网络
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城市污水处理过程动态多目标智能优化控制研究 被引量:20
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作者 韩红桂 张璐 +1 位作者 卢薇 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期620-629,共10页
城市污水处理过程(Municipal wastewater treatment process,MWWTP)是一个典型的复杂流程工业过程,其优化运行涉及到多个动态性能指标.为了实现城市污水处理运行过程的优化控制,本文提出了一种城市污水处理过程动态多目标智能优化控制方... 城市污水处理过程(Municipal wastewater treatment process,MWWTP)是一个典型的复杂流程工业过程,其优化运行涉及到多个动态性能指标.为了实现城市污水处理运行过程的优化控制,本文提出了一种城市污水处理过程动态多目标智能优化控制方法(Dynamic multiobjective intelligent optimal control,DMIOC).首先,建立了一种基于自适应核函数的动态性能指标模型,实现了城市污水处理关键性能指标的准确描述;其次,设计了一种基于自适应飞行参数调整机制的动态多目标粒子群优化算法(Dynamic multiobjective particle swarm optimization,DMOPSO),可有效平衡粒子的多样性和收敛性,完成了溶解氧和硝态氮优化设定值的实时获取;最后,利用多回路PID控制方法对溶解氧和硝态氮优化设定值进行控制,实现了城市污水处理过程安全稳定运行.将提出的DMIOC应用于城市污水处理基准仿真平台,实验结果显示:DMIOC能够提高溶解氧和硝态氮的控制效果,实现城市污水处理过程出水水质达标,并降低运行成本. 展开更多
关键词 城市污水处理过程 动态多目标智能优化控制 动态多目标粒子群优化 优化设定值
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数据和知识驱动的城市污水处理过程多目标优化控制 被引量:16
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作者 韩红桂 张琳琳 +1 位作者 伍小龙 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2538-2546,共9页
城市污水处理过程优化控制是降低能耗的有效手段,然而,如何提高出水水质的同时降低能耗依然是当前城市污水处理过程面临的挑战.围绕上述挑战,文中提出了一种数据和知识驱动的多目标优化控制(Data-knowledge driven multiobjective optim... 城市污水处理过程优化控制是降低能耗的有效手段,然而,如何提高出水水质的同时降低能耗依然是当前城市污水处理过程面临的挑战.围绕上述挑战,文中提出了一种数据和知识驱动的多目标优化控制(Data-knowledge driven multiobjective optimal control,DK-MOC)方法.首先,建立了出水水质、能耗以及系统运行状态的表达关系,获得了运行过程优化目标模型.其次,提出了一种基于知识迁徙学习的动态多目标粒子群优化算法,实现了控制变量优化设定值的自适应求解.最后,将提出的DK-MOC应用于城市污水处理过程基准仿真模型1(Benchmark simulation model No.1,BSM1).结果表明该方法能够实时获取控制变量的优化设定值,提高了出水水质,并且有效降低了运行能耗. 展开更多
关键词 城市污水处理过程 数据和知识驱动方法 多目标优化控制 知识迁徙学习 动态多目标粒子群优化
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城市污水处理过程优化设定方法研究进展 被引量:16
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作者 杨翠丽 武战红 +1 位作者 韩红桂 乔俊飞 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期2092-2108,共17页
城市污水处理过程优化运行的目标是保证出水水质达标,降低运行成本.为了实现该目标,需要动态更新污水处理过程操作变量的最优设定值.由于城市污水处理过程具有多变量、多冲突、多目标、多约束、动态、时变等特点,如何设计精确的污水处... 城市污水处理过程优化运行的目标是保证出水水质达标,降低运行成本.为了实现该目标,需要动态更新污水处理过程操作变量的最优设定值.由于城市污水处理过程具有多变量、多冲突、多目标、多约束、动态、时变等特点,如何设计精确的污水处理过程运行指标模型,如何优化过程操作变量的最优设定值,是实现城市污水处理过程优化运行亟待解决的难题.本文梳理了城市污水处理过程优化设定方法的研究进展.首先,介绍了城市污水处理过程特性和过程优化设定问题;其次,分别概述了基于机理和基于数据驱动的城市污水处理过程运行指标建模方法;然后,分别讨论了城市污水处理过程单运行指标和多运行指标的操作变量设定值寻优算法;最后,展望了城市污水处理过程优化设定问题的未来研究方向. 展开更多
关键词 城市污水处理过程 优化设定 运行指标模型 设定值寻优算法
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基于动态分解多目标粒子群优化的城市污水处理过程优化控制 被引量:11
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作者 张璐 张嘉成 +1 位作者 韩红桂 乔俊飞 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期239-245,共7页
为了实现城市污水处理过程各性能指标的优化运行,提出了一种动态分解多目标粒子群优化控制(optimal control based on dynamic decomposed multiobjective particle swarm optimization, OC-DDMOPSO)策略.首先,构建了基于自适应核函数... 为了实现城市污水处理过程各性能指标的优化运行,提出了一种动态分解多目标粒子群优化控制(optimal control based on dynamic decomposed multiobjective particle swarm optimization, OC-DDMOPSO)策略.首先,构建了基于自适应核函数的运行性能指标模型,确定了优化运行目标.其次,设计了基于档案库动态分解的多目标粒子群优化算法,实时获取操作变量的优化设定值.最后,利用预测控制策略跟踪优化设定值,完成了城市污水处理过程优化控制.将提出的OC-DDMOPSO应用于基准仿真平台BSM1,实验结果显示,OC-DDMOPSO能够实现城市污水处理过程稳定运行,保证出水水质达标排放和降低运行成本. 展开更多
关键词 城市污水处理过程 优化控制 动态分解 多目标粒子群优化 优化设定值 预测控制
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城市污水处理过程出水氨氮优化控制 被引量:5
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作者 韩红桂 杨士恒 +1 位作者 张璐 乔俊飞 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期916-923,共8页
为了改善城市污水处理过程出水氨氮的处理效果,提出一种城市污水处理过程出水氨氮优化控制方法.首先,基于机理特性分析影响出水氨氮浓度的性能指标,建立一种基于自适应核函数的性能指标与控制变量的关联模型,并通过粒子群优化算法获取... 为了改善城市污水处理过程出水氨氮的处理效果,提出一种城市污水处理过程出水氨氮优化控制方法.首先,基于机理特性分析影响出水氨氮浓度的性能指标,建立一种基于自适应核函数的性能指标与控制变量的关联模型,并通过粒子群优化算法获取控制变量溶解氧浓度的优化设定值;其次,设计自适应模糊神经网络控制器,完成溶解氧浓度优化设定值的跟踪控制;最后,将出水氨氮优化控制方法应用于基准仿真平台BSM1.实验结果表明,该优化控制方法不仅提高了出水氨氮的去除效果,而且有效降低了能耗. 展开更多
关键词 城市污水处理过程 出水氨氮 优化控制 自适应模糊神经网络控制器
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基于动态模糊神经网络的出水含氮参数软测量方法 被引量:1
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作者 蒙西 张寅 乔俊飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2383-2392,共10页
针对城市污水处理过程出水氨氮(NH_(4)^(+)-N)和出水总氮(TN)难以实时准确检测的问题,文中提出了一种基于动态模糊神经网络(DFNN)的出水含氮参数软测量方法.首先,采用自组织增删机制和快速二阶学习算法构建模糊神经网络(FNN),以快速获... 针对城市污水处理过程出水氨氮(NH_(4)^(+)-N)和出水总氮(TN)难以实时准确检测的问题,文中提出了一种基于动态模糊神经网络(DFNN)的出水含氮参数软测量方法.首先,采用自组织增删机制和快速二阶学习算法构建模糊神经网络(FNN),以快速获得结构精简的软测量模型;其次,引入自适应激活强度阈值设计FNN分级更新策略,确保软测量模型在非平稳环境下的预测精度;最后,通过基准仿真1号模型(BSM1)平台的数据验证了DFNN软测量方法的有效性,实验结果表明,所提出的方法能够实现出水NH_(4)^(+)-N和出水TN的在线精准检测. 展开更多
关键词 城市污水处理过程 模糊神经网络 分级更新 出水含氮量 软测量
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基于敏感性分析的区间二型模糊神经网络出水总氮软测量 被引量:2
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作者 杨文琚 孙晨暄 伍小龙 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2023年第4期120-130,共11页
【目的】出水总氮检测在监测污水处理厂超标排放和预防水质富营养化中发挥了重要的作用,但仍存在精度低,实时性不强的问题。为解决城市污水处理过程出水总氮难以在线精准检测的问题,提出了一种基于敏感性分析的区间二型模糊神经网络(SA-... 【目的】出水总氮检测在监测污水处理厂超标排放和预防水质富营养化中发挥了重要的作用,但仍存在精度低,实时性不强的问题。为解决城市污水处理过程出水总氮难以在线精准检测的问题,提出了一种基于敏感性分析的区间二型模糊神经网络(SA-IT2FNN)出水总氮软测量方法。【方法】采用敏感性分析法(Sensitivity Analysis,SA),选取与污水处理过程出水总氮关联性较强的主元变量。然后,将所选的关键主元变量作为IT2FNN的输入变量,通过训练模型参数建立出水总氮软测量模型。【结果】仿真结果显示:对于冬季数据集,SA-IT2FNN选取6个、8个、10个主元变量进行预测时,训练时间分别为6.2 s、7.8 s、9.7 s;均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为0.44、0.35、0.33。另外,SA-IT2FNN选择8主元变量预测时,夏季和冬季对应的测试RMSE分别为0.38和0.39。【结论】结果表明:SA通过对模型的输入变量降维,有效提高了模型的预测效果;基于IT2FNN的总氮软测量模型在不同工况下都能够保证预测精度,具有较好的学习和预测能力。研究成果展示了人工智能在总氮检测中的独特作用,为污水处理出水指标高精度检测提供了有效的方法。 展开更多
关键词 城市污水处理过程 出水总氮 区间二型模糊神经网络 敏感性分析法 软测量模型
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基于改进集合经验模态分解和深度信念网络的出水总磷预测 被引量:6
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作者 王龙洋 蒙西 乔俊飞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期2745-2753,共9页
出水总磷的准确预测对于城市污水处理厂的高效、稳定的运行至关重要。文中针对城市污水处理过程中出水总磷难以预测的问题,提出一种基于改进集合经验模态分解(modified ensemble empirical mode decomposition,MEEMD)和深度信念网络(dee... 出水总磷的准确预测对于城市污水处理厂的高效、稳定的运行至关重要。文中针对城市污水处理过程中出水总磷难以预测的问题,提出一种基于改进集合经验模态分解(modified ensemble empirical mode decomposition,MEEMD)和深度信念网络(deep belief network,DBN)的出水总磷预测方法。首先,设计一种MEEMD算法对城市污水处理过程出水总磷数据信号进行分解,获取多个本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)组合;然后,建立一种基于模拟退火(simulated annealing,SA)算法的深度信念网络预测模型,通过优化的模型结构对分解后得到的每个IMF分量进行有效预测;最后,通过大气CO_(2)浓度预测和城市污水处理出水总磷预测验证了所提出方法的有效性。 展开更多
关键词 城市污水处理过程 出水总磷 集合经验模态分解 深度信念网络
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