基于多目标粒子群优化的活性污泥模型参数校正

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1、華束勞硕士学位论：基于多目标粒子群优化的活性污泥模型参数校正学科专业控制科学与工程研究方向工业过程建模、控制与优化论文作者王瑞荣指导教师刘漫丹教授定稿日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华东理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。论文涉密情况：不保密口保密，保密期（年—月—日至年—月—日）学位论文

2、作者签名：指导老师签名：日期：？年丨月日日期：次丨年内月日分类号：密级：：华东理工大学学位论文基于多目标粒子群优化的活性污泥模型参数校正王瑞荣指导教师姓名：刘漫丹教授华东理工大学上海市梅陇路号申请学位级别：硕士专业名称：控制科学与工程论文定稿日期论文答辩日期：学位授予单位：华东理工大学学位授予日期：答辩委员会主席：刘漫丹教授评阅人：丁永生教授曹萃文副教授作者声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表或撰写过的

3、内容。论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。论文作者签名：》丨夕年月日华东理工大学硕士学位论文第页基于多目标粒子群优化的活性污泥模型参数校正摘要活性污泥系列数学模型自推出以来，国内外许多学者便投入大量研究，极大推动了该系列模型在活性污泥法污水处理过程中的应用。活性污泥法在世界范围内的广泛推广同样也促进了该数学模型的进一步发展。由于各地区水质状况的差异，应用活性污泥系列模型仿真模拟特定环境下的实际工况需要进行参数校正，以提高模拟的准确度。本文基于某污水处理厂的氧化沟工艺，釆用模型模拟生化反应池内部化学反应，双指数沉降速率模型模拟二沉池内部的物

4、理沉降过程，并将二者有效的连接在一起，建立污水处理活性污泥过程模型。根据实际的进出水监测数据，通过测定及统计分析，将常规监测指标浓度转化为模型组分浓度。利用解微分方程的方法，基于国际水质协会给出的参数推荐值，进行活性污泥模型的稳态仿真模拟与动态模拟，结果表明指标及的出水误差较大，指标的误差相对较小，但仍需要进行参数校正。以三个出水指标的误差为目标，利用粒子群算法进行校正，但由于、及的优化方向相互冲突，不存在绝对的个体历史最优及全局最优，无法直接应用粒子群算法进行优化。本文针对此问题，综合了个体历史最优的随机选择策略，并在多目标问题的背景下提

5、出为每个粒子在非劣解集中单独分配一个全局最优，加入基于网格思想的粒子淘汰机制，以获得个体均匀分布且多样性丰富的最终解。对模型中各参数进行灵敏度大小进行分析，选取灵敏度较大的参数，，，，，，进行参数校正。利用校正后参数值再次进行动态模拟，对比默认参数情况下，校正后目标出水值进一步降低，增加模型在当前环境下的的适用性，从而促进模型研究的发展，提高污水处理效率。关键词：活性污泥模型，粒子群算法，多目标优化，参数校正第页华东理工大学硕士学位论文，，，，，，、，，，，，，，，，，，，，，，、，华东理工大学硕士学位论文第页第页华东理工大学硕士学位论文目

6、录第章绪论研究背景污泥动力学模型概述简单除碳模型活性污泥营养物质去除模型模型模型研宄现状粒子群算法概述基本步骤粒子群算法研宄现状多目标问题概述蕭最终解多目标优化问题研宄现状研宄目的与意义研究内容第章活性污泥过程的建立活性污泥号模型简介模型假定条件系统组分和反应过程子过程反应速率方程组分转化速率模型参数二沉池模型的建立模型发展历程沉降速率模型污水处理活性污泥模型的建立本章小结第章活性污泥过程的稳态和动态模拟污水处理流程简介组分数据分析进水的测定进水的测定稳态仿真模拟动态仿真模拟华东理工大学硕士学位论文第页本章小结第章计对多目标问题的粒子群算法

7、粒子群算法应用于多目标优化粒子初始化及更新个体历史最优选择非劣解集更新非劣解淘汰全局最优选择算法步骤算法流程数值实验对比算法测试函数性能度量算法比较本章小结第章基于的活性污泥模型参数校正模型参数校正的步骤模型参数灵敏度分析基于的仿真模型参数校正算法配置算法更新策略算法结果本章小结第章总结与展望总结进一步工作方向参考文献觀作者在攻读硕士学位期间的学术成果华东理工大学硕士学位论文第页第章绪论研究背景水是生命之源，在外太空探测中，是否有水的存在通常作为科学家判定一个星球是否具有生命的重要依据。地球上的水资源虽然数量巨大，但是能直接被人类生活和生产

8、利用的部分却非常少。首先海水由于其特性难以直接被利用。其次陆地上的淡水资源只占地球水体总量的，在这仅有的淡水资源中，南北极固体冰川、永冻积雪及高山冰川等难以有效利用的淡水资源约占