基于改进回声状态神经网络的出水总磷软测量研究

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1、中文图书分类号：TP183密级：公开UDC：621.3学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于改进回声状态神经网络的出水总磷软测量研究论文作者：李瑞祥学科：控制科学与工程指导教师：乔俊飞教授论文提交日期：2015年6月UDC：621.3学校代码：10005中文图书分类号：TP183学号：S201202148密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于改进回声状态神经网络的出水总磷软测量研究英文题目：SOFTMEASUREMENTMODELINGOFEFLUENTTO

2、TALPHOSPHORUSBASEDONIMPROVEDECHOSTATENETWORK论文作者：李瑞祥学科专业：控制科学与工程研究方向：智能系统与智能信息处理申请学位：工学硕士指导教师：乔俊飞教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学■巧独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构

3、的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：考碱幸＂曰期：却？年６月《曰关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）木＾签名：寺曰期：么Ｗ年占月＾曰导腥名：曰期：曰２？口／杯ｉ月＾、摘要摘要随着

4、社会的进步与经济的蓬勃发展，环境污染和生态恶化等问题愈发严峻，随之水污染问题越发凸显。加强水质监测，不仅关乎国民经济的发展，对于人们的身体健康也具有现实意义。水体富营养化的机理过程复杂，影响因素众多，难以得到有效控制以致现阶段发生率高，而其关键水质参数指标污水总磷（TotalPhosphorus，TP）难以进行在线监测。水质监测是水体评价的前提，对于污染防治起到预警作用。近年来，基于人工神经网络的软测量模型应用广泛，能够准确建立复杂系统的模型。针对污水处理系统具有复杂动态特性多噪声、非线性的时变系统，建立基于回声状

5、态网络的出水总磷软测量模型。由于递归神经网络能够以任意精度逼近非线性函数以及良好的动态信息处理能力，该模型能够有效模拟污水处理系统的非线性动态变化过程，实现对于出水水质参数TP的在线预测。本文主要的研究工作包括以下几点：1.提出出水TP软测量模型设计。论文中针对TP软测量模型的设计概括为以下步骤，首先数据的采集以及样本数据的预处理，然后通过主成分分析法对于TP相关相关辅助变量精选，最后建立神经网络软测量模型。本文详细出水TP软测量模型的建立过程，并证实其有效性。2.提出一种自适应变异粒子群算法。论文中针对回声状态网

6、络在训练过程中使用伪逆算法对输出权重进行训练，难以保证回声网络的稳定性，影响网络的稳定性和预测精度。依据回声状态网络结构特点在标准粒子群算法的基础上，采用自适应变异策略，提出一种改进粒子群算法。通过对于标准测试函数进行测试，验证该算法具有搜索速度快，能够有效避免陷入局部最优中。3.基于改进回声状态网络TP软测量模型设计。结合出水TP的特点和软测量技术的研究，提出基于改进回声状态网络建立出水TP的软测量模型。通过Mackey-Glass混沌时间序列预测的预测，有效证明其应用在非线性系统的有效性，为接下来的TP软测量模

7、型提供基础。结合之前的研究，基于改进回声状态网络软测量模型应用到出水TP预测，证明所设计的出水TP软测量模型设计的有效性。关键词：总磷；软测量模型；回声状态网络；自适应变异粒子群算法IAbstractAbstractVigoroussocialprogressandeconomicalboostingcauseincreasinglyseriousenvironmentalpollutionandecologicaldeterioration,suchasthehighlightedwaterpollution.R

8、ealistically,itissignificanttostepupeffortstomonitorwaterquality,bothfornationallyeconomicdevelopmentandforindividualcitizens’health.Currently,eutrophicationisnearlyunmanageableres