Application and Research of pH Predictive Control System in the Urban Sewage Treatment

酸碱中和过程作为城市污水处理控制问题的关键环节,其控制质量的好坏直接影响城市污水处理的合格程度.中和过程的pH值是一个具有大时滞、非线性、强干扰的复杂控制对象,应用经典控制理论和现代控制理论等常规控制理论,对其很难建立起精确的数学描述模型.运用了一种分层优化的非线性系统预测控制,通过递阶算法把非线性优化转化为线性优化与协调两级计算.控制算法具有实时性好,可靠性高等特点,实际应用效果良好.     

微粒群算法在SBR污水处理系统中的应用

污水处理过程是一个具有大时滞、非线性、强干扰的复杂控制对象,需要不断把当前最先进的优化算法应用到污水处理过程中以优化现有污水处理系统。详细介绍了微粒群算法(PSO)应用到各种污水处理系统中进行优化的方法并给出了PSO算法本身的优化。     

污水处理自动控制系统的设计

污水处理过程具有多变量、非线性、时变性及随机性特点，传统的控制方法难以达到控制要求。介绍利用智能自动控制系统来实现污水处理过程控制，阐述了智能控制系统的硬、软件设计及过程控制流程设计。     

基于Profibus-DP总线的城市污水处理控制系统

介绍了城市污水处理工艺流程,针对鄂尔多斯市区东胜区污水处理二期工程的控制要求,采用西门子S7—300PLC作为控制中心,利用Profibus-DP总线构成了城市污水处理控制系统。给出了硬件设计及软件设计过程,实现了对城市污水处理的自动控制。系统投入使用以来,运行稳定、安全可靠,达到了设计目标。     

变参数活性污泥系统溶解氧的模糊神经网络控制

针对中、小型污水处理厂的实际情况,将活性污泥污水处理系统非线性数学模型转换为参数有界的变参数正则状态方程,并对系统模型进行了可控性与稳定性分析.提出了一个具有三层隐层的模糊神经网络控制器,通过仿真实验表明该控制系统具有很强的鲁棒性与容错性,该控制器能够自动调整隶属度函数、动态优化控制规则,将其应用于活性污泥系统的溶解氧控制可以快速、有效的使溶解氧浓度达到期望值,具有良好的控制性能.     

基于伴随方程的输水渠道非线性预测控制研究

采用基于Saint-Venant伴随方程敏感性分析的输水渠道非线性优化控制算法,取渠道下游水位恒定作为控制目标,渠道下游流量过程作为扰动输入,渠道上游闸门开度作为控制变量。算法具有非线性模型预测、变预测时域滚动优化两个特征,因而具有优良的控制性能。应用Preissmann隐式差分格式数值求解Saint-Venant方程及其伴随方程,进行非线性模型预测,并计算闸门开度的敏感度,采用拟牛顿优化算法进行动态滚动优化,求出渠道上游闸门的开度变化过程。通过与文献中闸门行程算法计算结果的对比,证明了算法的有效性和鲁棒性,仿真产生的水位波动小,渠首闸门对渠末流量变化的反应速度快。提出的优化控制算法可以应用到输水渠道的运行控制中。     

级联式SSSC上层非线性控制方法

为了优化系统潮流,提高系统稳定性,提出了当静止同步串联补偿器(SSSC)中层采用恒阻抗控制时的SSSC上层非线性控制方法,给出了基于电压源型逆变器(VSC)的无功补偿装置分层控制结构。通过分层控制结构及直接求解方法的应用,简化了基于微分几何理论的反馈精确线性化方法应用于SSSC非线性控制策略的求解过程;结合线性最优控制理论,将基于微分几何理论的精确线性化方法应用于SSSC控制,并应用实时数学仿真器(RTDS)建立了包括SSSC主电路结构、底层调制算法等在内的单机无穷大系统的详细的电磁暂态模型。仿真验证了提出的分层控制结构的可行性及非线性控制方法的有效性。     

遗传优化的模糊免疫PID控制器在SRM中的应用

针对开关磁阻电机驱动系统的严重非线性、时变和强耦合性,应用免疫反馈机理和模糊控制理论,在传统PID控制器基础上设计一种模糊免疫PID控制器,并提出利用遗传算法对PID控制器参数进行优化设计方法.仿真结果表明,基于遗传优化的模糊免疫PID控制器具有良好的调速和控制特性,其控制性能明显优于传统PID控制和模糊免疫PID控制.     

污水处理流程一体化控制系统设计与实现

分析了城市污水处理的现状,以及处理过程中存在的不足,针对天津某污水处理厂生产需求,结合污水处理过程的流程性和阶段性特点,阐述了一种基于以太网,处理过程局部控制和流程化一体控制相结合的方案。电气控制采用AB公司PLC控制器与上位机结合的方式,实现了全方位优化控制,有效改善了工作条件,提高了控制性能,达到节能降耗目标。通过现场系统的调试运行,验证了所设计控制系统的正确性和有效性。     

化学中和池废水pH值的控制

针对化学车间中和池排水pH值控制存在的非线性特征和滞性特征进行分析、论述,提出了处理中和池废水pH值的各种方法,使其达到环保排放要求,提高了控制效率。     

On some parameter estimation algorithms for the nonlinear exponential autoregressive model

Modeling an exponential autoregressive (ExpAR) time series is the basis of solving the corresponding prediction and control problems. This paper investigates the hierarchical parameter estimation methods for the ExpAR model. By the hierarchical identification principle, the original nonlinear optimization problem is transformed into the combination of a linear and nonlinear optimization problem, and then, we derive a hierarchical least squares and stochastic gradient (LS‐SG) algorithm. Given the difficulty of determining the step‐size in the hierarchical LS‐SG algorithm, an approach is proposed to obtain the optimal step‐size. To improve the parameter estimation accuracy, the multi‐innovation identification theory is employed to develop a hierarchical least squares and multi‐innovation stochastic gradient algorithm for the ExpAR model. Two simulation examples are provided to test the effectiveness of the proposed algorithms.     

智能控制在锅炉燃烧优化中的应用

利用支撑向量机建立电厂锅炉燃烧模型,使用非线性模型预测控制算法闭环控制锅炉的燃烧过程,改善锅炉燃烧状况,达到提高锅炉燃烧效率、减少污染物排放的目的。支撑向量机用于模型回归具有泛化能力强,在线训练速度快等优点,使用支撑向量机作为预测控制算法中的内部模型在非线性系统控制中具有良好的性能。为求解这个模型预测控制算法中的非线性优化问题,提出了一种新的混合型优化算法,使用粒子群算法进行全局搜索,使用拟牛顿法进行局部最优搜索,既实现了进化算法全局优化的特性,又保持了基于梯度的优化算法的快速收敛速度。     

配电网故障区段定位的互补松弛约束新模型与算法

研究快速高容错性馈线故障区段辨识技术对于提升配电网运行安全可靠性具有重要作用。基于故障电流信号并联叠加特性和逼近关系理论,首次提出代数建模机制下馈线故障区段定位的互补松弛约束模型,其优势为:克服了逻辑模型对群体智能算法的依赖,可采用数值稳定性好的梯度算法求解;利用互补松弛约束条件将非线性整数规划模型转化为具有光滑特性的非线性规划模型,降低了决策求解复杂性;无需对配电网进行分层解耦,即可实现单一和多重故障区段的有效辨识。为有效求解互补松弛故障定位模型,基于模型等价转换思想和松弛因子压缩策略,提出具有全局收敛特性的交互式优化决策算法。仿真算例验证新方法可实现配电网馈线单一或多重故障区段的准确高容错性辨识,且数值稳定性好、故障定位效率高。     

基于OPC技术的城市污水处理集散控制系统

针对城市污水处理工艺特点和控制要求,开发了基于OPC技术的集散控制系统,实现了系统的无缝集成.采用Kingview6.5组态软件实现上位监控,集成了统一管理和访问平台.以及模糊PID控制的引入,改善了系统的动态性能和稳态性.实际运行表明,该系统保证了污水处理过程的高效运行,控制和管理水平显著提高,且具有很好的经济效益.     

改进的免疫遗传算法在无功优化应用中的研究

无功优化是电力网络优化的主要措施,其实质是一个多目标非线性混和优化问题。采用免疫遗传算法来研究该问题的求解方法就是在传统遗传算法的基础上,借鉴生物免疫机制中抗体的多样性保持策略和记忆抗原的特点,大大提高了算法的全局搜索和局部搜索能力。实验表明,免疫遗传算法具有很好的全局收敛性,能有效解决无功优化问题。     

自适应模糊控制和PCC在污水处理控制系统中的应用

针对污水处理自动控制系统中回用水压力控制的大延迟、非线性和时变的特点,设计一套基于自适应模糊控制、贝加莱PCC、组态王软件的城镇污水处理自动控制系统的设计方案。系统从硬件配置和软件设计两方面探讨了贝加莱PCC在污水处理控制系统中的应用。实际运行表明,该系统运行稳定、可靠、同时降低了能耗。     

基于PLC的城市污水处理控制系统设计

本文针对城市污水处理自动控制系统进行研究,开发设计了一套基于PLC,并通过工业以太网和PROFIBUS总线联网的污水处理自控系统。设计了城市污水自动监控系统,采用西门子公司S7—300系列PLC进行下位机控制,上位机监控程序采用西门子WINCC60软件进行开发,该系统实现了城市污水处理的全自动控制,实际运行稳定,效果良好。     

热工过程模糊决策预测控制的应用研究

预测控制是一种适于大滞后热工对象的控制方法，但传统的受限预测控制由于控制目标单一、优化过程复杂等原因未能很好应用。该文在模糊集合理论的基础上，提出了一类新型的基于模糊决策方法的受限预测控制方法。与传统受限预测控制相比，这种新型的模糊预测控制方法采用了性能全面、确切的模糊指标函数来替代传统预测控制中的线性二次型指标函数，并将控制系统中的多种约束条件自然融合到模糊指标函数中，从而有效地简化了受限预测控制的整个优化过程。在此基础上，论文进一步证明了传统的受限预测控制算法在功能上只是该文预测控制方法的一个特例，因此，该文有效地扩展了传统受限预测控制方法的功能。论文最后通过仿真计算证实了所提新型预测控制方法对非线性和大滞后的热工过程具有优良的控制性能。     

入网电动汽车集群的分层控制方法

电动汽车（electric vehicle,EV）规模化接入电网需要合理的控制框架和算法。为了优化电动汽车的充放电管理,首先介绍了电动汽车代理商（aggregator）的概念,并在此基础上提出了一种电动汽车集群的分层控制架构。基于电动汽车分层控制的结构,构建了电动汽车双层优化控制数学模型,从而实现了电网负荷削峰填谷的目的。为了避免随着电动汽车数目增加导致的集中式方法难以求解的问题,提出了一种改进的求解算法,将高维的优化问题分解成多个低维的子优化问题,得到了很好的收敛特性,显著提高了计算效率。最后,通过不同的算例场景,验证了所提出模型与改进算法的有效性和实用性。