廢水處理系統多元智慧型-機理模型耦合機制及動態模擬

《廢水處理系統多元智慧型-機理模型耦合機制及動態模擬》是依託中山大學，由黃明智擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：廢水處理系統多元智慧型-機理模型耦合機制及動態模擬
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃明智
• 依託單位：中山大學

中文摘要

廢水處理系統數學模型是提高廢水處理系統運行效率和管理水平的重要工具，由於廢水處理系統具有高度的多變數、非線性、時變性等特點，所以構建準確而實用的廢水處理系統數學模型一直是廢水處理控制技術領域的熱點與難點。本項目通過分析廢水處理系統的動態特性，運用奇異攝動理論對廢水處理機理模型進行時標分解，建立簡化機理模型使系統降維，並探討其與神經網路、模糊邏輯、遺傳算法、馬爾可夫鏈等多種智慧型理論的耦合機制，構建機理與多種智慧型算法為一體的多元耦合動態模型，實現對廢水處理系統的動態模擬，闡明動態變化參數與污染物降解過程的內在關係。在此基礎上，結合嵌入式技術，在matlab/simulink平台編寫模擬程式及搭建多元耦合模型動態仿真系統，以直觀反映污染物隨時間和空間的變化歷程，最佳化和調控廢水處理系統。本研究為深入理解廢水處理系統的動態行為和規律、最佳化廢水處理系統設計和運行方案等提供理論指導和技術支持。

結題摘要

近年來我國水污染問題尤為突出，治理任務相當繁重。為了更高效地治理廢水污染，人們已逐步將先進的計算機技術和自動化技術套用於污水處理的過程控制中，構建各種高性能廢水處理控制系統，以保證處理過程穩定、可靠、安全，提高出水水質，降低能耗、藥耗和人工成本，從而實現污水處理的穩定、經濟和良性運行。傳統控制理論由於無法逼近複雜的非線性關係等自身的缺陷，控制效果也不盡人意，智慧型控制是控制理論發展的高級階段，包括神經網路、模糊控制、專家控制等，可以根據廢水水質參數的時變性，準確控制廢水處理過程中的各項工藝參數，達到最好的處理效果，是當前污水處理工業控制領域一項備受關注的研究課題。 本研究通過分析廢水處理系統的動態特性，運用奇異攝動理論對廢水處理機理模型進行時標分解，並探討了其與神經網路、模糊邏輯、遺傳算法、馬爾可夫鏈等多種智慧型理論的耦合機制，構建起機理與多種智慧型算法為一體的多元耦合動態模型，實現對廢水處理系統的動態模擬。在此基礎上，結合嵌入式技術，在matlab/simulink 平台編寫模擬程式及搭建起多元耦合模型動態仿真系統，搭建起多元耦合智慧型最佳化控制系統，可直觀反映污染物隨時間和空間的變化歷程，得到了調控和最佳化廢水處理系統的策略。本研究為深入理解廢水處理系統的動態行為和規律、最佳化廢水處理系統設計和運行方案等提供理論指導和技術支持。