基于迭代ADP算法的污水处理过程最优控制
第44卷第2期2018年2月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.44No.2Feb.2018
基于迭代ADP 算法的污水处理过程最优控制
乔俊飞,王亚清,柴 伟
(北京工业大学信息学部,北京 100124)
摘 要:针对污水处理过程(wastewater treatment process,WWTP)中溶解氧质量浓度和硝态氮质量浓度的最优控制问题,提出了一种基于迭代自适应动态规划(adaptive dynamic programming,ADP)算法的最优控制策略.该策略无须知道污水处理过程的非线性动力学模型,只需污水处理系统的输入输出观测信息,设计基于ADP 强化学习原理的控制体系结构,并利用神经网络辨识特性,通过在线迭代来逼近性能评价指标和最优控制策略.实验结果表明:该控制器相对于传统的PID 控制策略,提高了污水处理过程的控制精度,系统鲁棒性也明显增强,控制性能更优.
关键词:自适应动态规划;性能评价指标;最优控制策略;迭代自适应动态规划(ADP)算法
中图分类号:TP 273
文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2018)02-0200-07
doi :10.11936/bjutxb2017030032收稿日期:2017-03-23
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(61533002);北京市科学技术委员会科技计划资助项目(Z141101004414058)作者简介:乔俊飞(1968 ),男,教授,博士生导师,主要从事智能信息处理二智能优化控制方面的研究,E-mail:junfeiq@
https://www.360docs.net/doc/dc1385661.html, Optimal Control Based on Iterative ADP for Wastewater Treatment Process
QIAO Junfei,WANG Yaqing,CHAI Wei
(Faculty of Information Technology,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)Abstract :In order to improve the control performance of the dissolved oxygen (DO)concentration and nitrate nitrogen (S NO )concentration in a wastewater treatment plant (WWTP),an optimal control strategy based on iterative adaptive dynamic programming (ADP)algorithm was proposed.It only need the input and output of the non-linear dynamics model of the control system,and approximate the performance evaluation index and optimal control strategy by networks identifying the control system.The learning algorithm of controler was implemented on line in the benchmark simulation model (BSM1).
Finally,the experiments validate the effectiveness of the proposed control strategy in improving the control precision and system robustness compared to the traditional PID control strategy.
Key words :adaptive dynamic programming;performance evaluation index;optimal control strategy;
iterative adaptive dynamic programming (ADP)algorithm 目前中国污水处理厂大多采用活性污泥工艺处
理污水,该工艺过程以脱氮除磷为主要目标,其中,好氧区溶解氧质量浓度及厌氧区硝态氮质量浓度对除氮效果有重要影响,是污水处理控制的2个主要的对象[1],能否对溶解氧和硝态氮的质量浓度进行
有效稳定控制,已经成为污水处理顺利运行的关键条件.然而对于整个污水处理系统而言,在该工艺进行过程中,由于入水中各种因素如流量二污泥负荷
以及不确定的混合成分的影响[2-3],使得污水处理系统具有高度非线性二大时变二大滞后等特点.万方数据