水處理混凝投藥預測控制方法研究.pdf

1、在實際工業(yè)控制過程中，復雜工業(yè)過程模型往往難以建立，模型預測控制算法因對模型的精度要求不高，在建模的簡易性、魯棒性等方面有顯著優(yōu)點，抑制了控制算法對于系統(tǒng)模型參數變化的靈敏性，因此在復雜工業(yè)生產控制過程中得到推廣應用。
　　混凝投藥是自來水處理中的關鍵環(huán)節(jié)之一，通過投加明礬等藥劑除去原水中的雜質及其他有害物質，這一過程效果的好壞將直接影響水廠的出水水質。傳統(tǒng)的數學模型法、流動電流法等方法不能適應水質特性的強烈變化，單一的控制模型很

2、難有好的控制效果，不同水質的特性需要有不同的模型與之匹配，為此本文提出了水處理混凝投藥的0-1組合優(yōu)化模型，根據源水流量的變化切換模型。考慮到水廠的經濟性能，提出一種混凝投藥系統(tǒng)的雙層結構模型預測控制策略，論文取得的主要工作包括以下幾個方面:
　　1.提出了一種水處理混凝投藥的0-1組合優(yōu)化模型，根據當前水質的穩(wěn)定程度，動態(tài)選擇適當的模型，使得在不同水質特性時利用匹配的模型實現(xiàn)控制，實現(xiàn)良好的控制效果。當水質比較穩(wěn)定、變動不大的時

3、候，直接采用單一的回歸模型進行預測;但當水質變動大、情況復雜的時候，采用單一的BP神經網絡。0-1組合模型根據當前水質的穩(wěn)定程度，動態(tài)決策用哪一個模型，不同的水質特性有不同的模型與之匹配，達到優(yōu)化控制的目的。
　　2.采用水廠的實際數據建立了0-1組合優(yōu)化模型，并進行仿真分析，與單獨采用非線性回歸模型、BP神經網絡模型進行控制做數據擬合比較，得出BP神經網絡模型能直接從歷史數據過渡到過程工藝，能有效避免建模所需要的各種流程參數，這

4、對雨天等復雜情況效果好?；貧w模型對晴天等水質情況變化不大的時候效果好，單個模型各有自己的優(yōu)勢，0-1組合優(yōu)化模型是取了他們控制效果最好的一部分，是一種組合優(yōu)化。
　　3.提出了混凝投藥系統(tǒng)的雙層結構模型預測控制策略，采用MPC穩(wěn)態(tài)目標計算和動態(tài)優(yōu)化控制兩級結構，上層穩(wěn)態(tài)優(yōu)化，下層動態(tài)控制，在每一個采樣時刻動態(tài)優(yōu)化性能指標，同時傳遞給下層，結合考慮了水廠的實際經濟效益，通過目標函數來體現(xiàn)經濟性能，實現(xiàn)卡邊控制。經過仿真分析可以看出雙