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改进粒子群模糊PID算法对污水处理曝气控制的优化
被引量：
2
1
作者
阳鑫
张劲
刘志
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第7期3064-3070,共7页
针对污水处理曝气控制系统存在滞后大、非线性的问题,分析了污水处理曝气控制系统的原理,建立了污水处理曝气控制系统的数学模型;并通过对传统比例-积分-微分(proportion, integration, differential, PID)控制算法、粒子群算法和模糊...
针对污水处理曝气控制系统存在滞后大、非线性的问题,分析了污水处理曝气控制系统的原理,建立了污水处理曝气控制系统的数学模型;并通过对传统比例-积分-微分(proportion, integration, differential, PID)控制算法、粒子群算法和模糊控制算法的研究,提出了一种改进的粒子群优化模糊PID算法,有效解决了模糊PID控制过度依赖专家经验、缺少动态性能的缺点。采用MATLAB对该系统进行仿真,从阶跃响应、抗干扰性和模型失配情况下的鲁棒性三个方面,对三种不同控制方法的快速性、准确性和稳定性进行比较。结果表明,基于改进的粒子群模糊PID算法在阶跃响应、抗干扰能力和鲁棒性方面均优于传统PID和模糊PID控制算法,能够更快速、更稳定地实现对溶解氧的高效调节,改善了控制系统性能,有助于降低污水处理厂的运营成本。
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关键词
粒子群
模糊PID控制
PID
溶解氧
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职称材料
菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析
被引量：
3
2
作者
李昂松
武闯
+5 位作者
朱琳
徐丽桦
张劲
李兆华
蔡伟
冯学高
《湖泊科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期389-402,共14页
菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,...
菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大优势菌群,A、B、C三组的第一大优势菌门均为变形杆菌门,水质提升有助于厚壁菌门的生长和繁殖,在B组和C组中的第二大优势菌群是厚壁菌门,稀释比越高两类细菌门的总相对丰度越大。(4)总悬浮物、氧化还原电位、浊度和总氮对水体中的细菌群落结构产生显著影响,腐解进程可分为2个时段,环境因子对菌群结构影响的变化与腐解进程有关。因此,相关人员可通过适度收割沉水植物残体,调节水体氮素、浊度等上覆水理化指标,调控水体中细菌的群落结构及优势菌群种类,从而降低季节性水生植物腐解引发的负面影响,最终达到科学管理沉水植物的目的。
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关键词
菹草腐解
上覆水
氮素
浮游细菌
典范对应分析
网络分析
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职称材料
题名
改进粒子群模糊PID算法对污水处理曝气控制的优化
被引量：
2
1
作者
阳鑫
张劲
刘志
机构
湖北大学
资源环境学院
湖北大学生态文明建设研究院
湖北
省
生态
环境监测中心站
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2025年第7期3064-3070,共7页
基金
湖北省科学技术厅重点研发计划(2021BCA129)。
文摘
针对污水处理曝气控制系统存在滞后大、非线性的问题,分析了污水处理曝气控制系统的原理,建立了污水处理曝气控制系统的数学模型;并通过对传统比例-积分-微分(proportion, integration, differential, PID)控制算法、粒子群算法和模糊控制算法的研究,提出了一种改进的粒子群优化模糊PID算法,有效解决了模糊PID控制过度依赖专家经验、缺少动态性能的缺点。采用MATLAB对该系统进行仿真,从阶跃响应、抗干扰性和模型失配情况下的鲁棒性三个方面,对三种不同控制方法的快速性、准确性和稳定性进行比较。结果表明,基于改进的粒子群模糊PID算法在阶跃响应、抗干扰能力和鲁棒性方面均优于传统PID和模糊PID控制算法,能够更快速、更稳定地实现对溶解氧的高效调节,改善了控制系统性能,有助于降低污水处理厂的运营成本。
关键词
粒子群
模糊PID控制
PID
溶解氧
Keywords
particle swarm optimization(PSO)
fuzzy PID control
PID
dissolved oxygen
分类号
X703.1 [环境科学与工程—环境工程]
TP302 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析
被引量：
3
2
作者
李昂松
武闯
朱琳
徐丽桦
张劲
李兆华
蔡伟
冯学高
机构
湖北大学
资源环境学院
湖北大学生态文明建设研究院
武汉市
生态
环境安全中心
荆门市
生态
环境局沙洋县分局
出处
《湖泊科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期389-402,共14页
基金
湖北省重点研发计划项目(2021BCA129)资助。
文摘
菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大优势菌群,A、B、C三组的第一大优势菌门均为变形杆菌门,水质提升有助于厚壁菌门的生长和繁殖,在B组和C组中的第二大优势菌群是厚壁菌门,稀释比越高两类细菌门的总相对丰度越大。(4)总悬浮物、氧化还原电位、浊度和总氮对水体中的细菌群落结构产生显著影响,腐解进程可分为2个时段,环境因子对菌群结构影响的变化与腐解进程有关。因此,相关人员可通过适度收割沉水植物残体,调节水体氮素、浊度等上覆水理化指标,调控水体中细菌的群落结构及优势菌群种类,从而降低季节性水生植物腐解引发的负面影响,最终达到科学管理沉水植物的目的。
关键词
菹草腐解
上覆水
氮素
浮游细菌
典范对应分析
网络分析
Keywords
Decomposed Potamogeton crispus
overlying water
nitrogen
bacterioplankton
canonical correspondence analysis
network analysis
分类号
X52 [环境科学与工程—环境工程]
X173 [环境科学与工程—环境科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
改进粒子群模糊PID算法对污水处理曝气控制的优化
阳鑫
张劲
刘志
《科学技术与工程》
北大核心
2025
2
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职称材料
2
菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析
李昂松
武闯
朱琳
徐丽桦
张劲
李兆华
蔡伟
冯学高
《湖泊科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
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