【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理优化控制，特别是一种ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法及系统。
技术介绍
1、随着城市化进程不断加速和城市污水排放量逐年增加，污水处理过程运行能耗不断增大，且出水水质超标。污水处理过程中第5分区溶解氧浓度so,5、第2分区硝态氮浓度sno,2是影响出水水质和能耗的重要控制参数，如何设计先进的控制器来提高其控制精度，已经成为减小水污染和节能领域的一个重要研究方向。
2、近年来，针对和的控制策略得到了广泛研究。而且由于污水处理过程存在强非线性、时变性等特点，基于传统pid控制器的跟踪控制，很难满足高控制精度要求，众多研究者在pid的基础上进行了改进并应用于污水处理过程。然而，pid参数设定困难，不能实时在线调整，无法满足污水处理过程动态特性和时变性特点，进而导致控制精度下降。模糊pid是将模糊算法与pid控制结合起来的新型智能控制器，通过对pid参数进行实时的优化，能够适应被控对象的非线性和时变性。变论域模糊pid是在不改变模糊规则的情况下，根据系统误差大小，对模糊pid输入和三个输出论域进行适度伸缩变化，相当于增加了新的规则，进一步提高控制精度，在许多领域得到了广泛应用。
技术实现思路
1、鉴于现有的ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术所要解决的问题在于如何提供一种ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法及系统。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：>
3、第一方面，本专利技术实施例提供了一种ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法，其包括，建立污水处理模型，设定优化目标，通过麻雀搜索算法ssa离线初步优化pid控制器的初始参数，得到最优pid初始值；使用ssa对最优pid初始值进行二次离线寻优，得到最优pid二次寻优值；基于模糊规则的模糊论域自适应调整策略在线调整pid控制器参数值，使用调整后的pid控制器对污水处理模型进行控制调整；实时跟踪控制污水处理模型中第五单元溶解氧浓度和第二单元硝态氮浓度，验证污水处理控制效果。
4、作为本专利技术所述ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法的一种优选方案，其中：所述污水处理模型包括仿真基准模型1号bsm1；bsm1包括生化反应池和二沉池，其中生化反应池中包括依次设置的第一单元、第二单元、第三单元、第四单元以及第五单元，其中，第一单元和第二单元为厌氧池，用于发生反硝化反应，第三单元、第四单元和第五单元为好氧池，用于发生硝化反应。
5、作为本专利技术所述ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法的一种优选方案，其中：所述初始参数包括比例参数kp、积分参数ki和微分参数kd，每个参数视为麻雀的位置信息，麻雀个体位置向量维数为三维，其初始值随机产生，其表达式为：
6、x(i,j)＝lb+(ub-lb)×rand(0,1)
7、式中，x(i,j)代表kp、ki、kd，lb和ub分别为参数的上下界。
8、作为本专利技术所述ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法的一种优选方案，其中：所述麻雀搜索算法ssa具体包括，初始化麻雀种群规模，初始值上下边界，变量维度，最大迭代次数，设置发现者、加入者、警戒者比例；随机生成麻雀种群，确定目标适应度值；计算每个麻雀的适应度值，并选出全局最优和最差个体，更新麻雀种群位置，适应度函数值用于评价个体位置好坏，将误差的绝对积分值的倒数作为适应度函数，表达式为：
9、
10、式中，e(t)为系统误差；将每代中的所有麻雀个体的适应度值根据大小进行排序，再更新麻雀种群位置信息，找到pid初始参数最优解，并将最优解作为变论域模糊pid在线调整的初始值；
11、
12、式中，t为当前迭代次数，xit为第i个发现者的位置信息，r2∈[0,1]和st∈[0.5,1]分别是预警者和安全值，q为服从正态分布的随机数，l是1×d的矩阵，内部元素全为1；
13、
14、式中，为当前第j个加入者的位置信息，是发现者最优位置，则表示当前种群中最差的位置，a为一个1×d的矩阵，内部元素为1或-1，a+＝at(aat)-1；当i≤2/n时，表示个体位置差，需要向发现者中的最优位置移动；
15、
16、式中，为当前第z个警戒者位置，为当前全局最优位置信息，β为步长控制参数，k∈[-1,1]为一个随机数，fi是当前第i个麻雀个体的适应度值，fg和fw分别为当前全局最佳和最差的适应度值，ε是非常小的常数，用于避免分母为零；判断算法是否达到最大迭代次数，满足则退出，否则重新计算麻雀的适应度值，最终输出待求变量的最优解。
17、作为本专利技术所述ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法的一种优选方案，其中：所述二次离线寻优具体包括，对pid初始参数进行模糊推理，相关计算公式为：
18、
19、其中，kp0、ki0、kd0为pid的初始参数值，δkp、δki、δkd是经过模糊推理得到的修正量；e(t)、ec(t)和δkp、δki、δkd的模糊集合均为{nb，nm，ns，z，ps，pm，pb}；nb、nm、ns、z、ps、pm、pb分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；假设误差e(t)和误差变化率ec(t)的基本论域为[el,eh]和[ecl,ech]，模糊论域分别为[el,eh]和[ecl,ech]，将输入量乘以量化因子ke和kec、输出变量乘以比例因子ku，分别使输入量的值从基本论域转化到模糊论域，输出变量的值转换到输出论域范围内，其中ku包括模糊处理后的比例参数kup、模糊处理后的积分参数kui和模糊处理后的微分参数kud，相关计算公式如下：
20、
21、
22、
23、式中，[ul,uh]为输出变量u的基本论域，[ul,uh]为输出变量u的模糊论域；将ke、kec、kup、kui和kud作为麻雀个体位置信息，使用麻雀搜索算法ssa进行离线优化，得到最优pid二次寻优值，获得变论域模糊pid最优的量化因子和比例因子。
24、作为本专利技术所述ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法的一种优选方案，其中：所述基于模糊规则的模糊论域自适应调整策略包括基于模糊规则的输入变量伸缩因子自适应调整和基于模糊规则的输出变量伸缩因子自适应调整；伸缩因子包括α1、α2和β；模糊集合为{z，s，m，b}；所述基于模糊规则的输入变量伸缩因子自适应调整具体包括，当e(t)和ec(t)较大时，即e(t)是pb且ec(t)是pb时，则论域范围进行适度膨胀，使得输入值能有效利用模糊论域，α1为b、α2为b；当e(t)和ec(t)较小时，即e(t)是ps且ec(t)是ps时，则系统开始趋于稳定，缩小论域范围，论域上的模糊划分随着论域的缩小而压缩，模糊规则触发增多，α1为s、α2为s；所述基于模糊规则的输出变量伸缩因子自适应调整具体包括，当本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：所述污水处理模型包括仿真基准模型1号BSM1；BSM1包括生化反应池和二沉池，其中生化反应池中包括依次设置的第一单元、第二单元、第三单元、第四单元以及第五单元，其中，第一单元和第二单元为厌氧池，用于发生反硝化反应，第三单元、第四单元和第五单元为好氧池，用于发生硝化反应。
3.如权利要求2所述的SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：所述初始参数包括比例参数Kp、积分参数Ki和微分参数Kd，每个参数视为麻雀的位置信息，麻雀个体位置向量维数为三维，其初始值随机产生，其表达式为：
4.如权利要求3所述的SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：所述麻雀搜索算法SSA具体包括，
5.如权利要求4所述的SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：所述二次离线寻优具体包括，
6.如权利要求5所述的SSA优化变论域模糊PID的污水处理控
7.如权利要求6所述的SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：验证污水处理控制效果相关评价指标包括积分绝对误差、调整时间和超调量，以及调整后的PID控制器对污水处理模型进行控制调整后的优化目标值。
8.一种SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制系统，基于权利要求1～7任一所述的SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：包括，
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法，其特征在于：所述污水处理模型包括仿真基准模型1号bsm1；bsm1包括生化反应池和二沉池，其中生化反应池中包括依次设置的第一单元、第二单元、第三单元、第四单元以及第五单元，其中，第一单元和第二单元为厌氧池，用于发生反硝化反应，第三单元、第四单元和第五单元为好氧池，用于发生硝化反应。
3.如权利要求2所述的ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法，其特征在于：所述初始参数包括比例参数kp、积分参数ki和微分参数kd，每个参数视为麻雀的位置信息，麻雀个体位置向量维数为三维，其初始值随机产生，其表达式为：
4.如权利要求3所述的ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法，其特征在于：所述麻雀搜索算法ssa具体包括，
5.如权利要求4所述的ssa优化变论域模糊pid的污水处理控制方法，其特征在于：所述二次离线寻优具体包括，
6.如权利要求5所述的ssa优化变论域模糊pid的污水...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟坡，刘登如，刘志高，田皓，
申请(专利权)人：无锡轻大百特环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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