[发明专利]基于模糊规则自适应控制的多池污水动态分配方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于模糊规则自适应控制的多池污水动态分配方法及系统，本多池污水动态分配方法包括步骤S1，选取模糊输入和输出量；步骤S2，设置合适的模糊子集，并对输入和输出量进行语义模糊化；步骤S3，根据自适应确定输入变量的隶属度函数；步骤S4，建立水阀开度用模糊规则表；本发明的多池污水动态分配方法及其污水处理系统，通过模糊控制实现了污水处理的自适应调节，能有效的加快污水处理速度；并且在多污水处理池相连的基础上让污水处理速度的快的污水处理池能分配到更多的污水，污水处理速度慢的污水处理池适当的少分配污水，提高了污水处理的整体速度，进而实现智能调节控制。

主权项

一种多池污水动态分配方法，其特征在于，对各污水处理池的水阀的开度进行控制，以将污水从处理速度慢的污水处理池输送至污水处理速度快的污水处理池；本多池污水动态分配方法包括如下步骤：步骤S1，选取模糊输入和输出量；步骤S2，设置合适的模糊子集，并对输入和输出量进行语义模糊化；步骤S3，根据自适应确定输入变量的隶属度函数；步骤S4，建立水阀开度用模糊规则表；步骤S5，通过查模糊规则表使各污水处理池的获得相应水阀的开度；所述步骤S1中选取模糊输入和输出量的方法包括：选择一污水处理池的污水量Q，Q∈[Qmin,Qmax]；污水处理复杂度C，C∈[Cmin,Cmax]均作为模糊控制器的输入量；以及选择污水处理池所连通的水阀的开度Φ，Φ∈[Φmin,Φmax]作为模糊控制器的输出量；所述步骤S2中设置合适的模糊子集，并对输入和输出量进行语义模糊化的方法包括：选定当前污水量Q的模糊论域为Q∈{极少、较少、少、适中、大、较大、极大}，则污水量Q对应的模糊子集{负大NBQ，负中NMQ，负小NSQ，零ZOQ，正小PSQ，正中PMQ，正大PBQ}；设定污水处理复杂度C的模糊论域为C∈{极易、易、适中、难、极难}，则C对应的模糊子集为{负大NBC，负小NSC，零ZOC，正小PSC，正大PBC}；确定开度Φ的模糊论域为Φ∈{正向大，正向中，正向小，零，反向小，反向中，反向大}，则Φ对应的模糊子集为{负大NBΦ，负中NMΦ，负小NSΦ，零ZOΦ，正小PSΦ，正中PMΦ，正大PBΦ}；其中NBΦ、NMΦ、NSΦ分别代表污水处理池处于流入状态时的开度大、中、小三种状态，ZOΦ代表开度不变，PSΦ、PMΦ、PBΦ分别代表污水处理池处于流出状态时的开度为小、中、大三种状态；所述步骤S3中根据自适应确定输入变量的隶属度函数的方法包括：确定污水量Q和污水处理复杂度C的隶属度函数；确定污水量Q的隶属度函数的方法包括：设某个污水处理池的污水量样本数据，即Q＝[q1,q2,…,qn]，其中q1,q2,…,qn是不同时段t1,t2,…,tn污水处理池的实时污水量；并获得该污水处理池的最大污水量qmax和最小污水量qmin，其中qmin＝min(q1,q2,…,qn)，qmax＝max(q1,q2,…,qn)；将污水量样本数据统一映射到一个固定的区域，即获得映射后的评价量μ(qi)∈[a,b]，i＝1,2,…,n，式中a＝0,b＝1，即μ(qi)∈[0,1]，且根据Q＝[q1,q2,…,qn]及μ(qi),i＝1,2,…,n，计算其模糊适应度函数，即计算Q＝[q1,q2,…,qn]的平均值计算Q＝[q1,q2,…,qn]的标准差对每一对{qi,μ(qi)}，计算和平均值计算q′i的标准差最后根据绘制出污水量的模糊隶属度函数；确定污水处理复杂度C的隶属度函数的方法包括：选定与污水处理复杂度C相关的相应污水化学性质的指标参数；构建污水处理复杂度C与各指标参数的函数关系，即上式中PH值表示污水的酸碱程度，COD为化学需氧量、BOD为生化需氧量、SVI为污泥指数，BOD5表示在污水处理复杂度样本数据中第五日的生化需氧量的测试值，以及α为PH值的协因子，即若6.5≤PH≤7，则α＝0；若PH<6.5，则若PH>7,则K为最大控制系数，其取值为5；β为化学需氧量的协因子，即若COD≤15毫克/升，则β＝0；若15＜COD≤40毫克/升，则若COD＞40毫克/升,则γ为生化需氧量的协因子，即若BOD5:COD≥0.45，易于生化降解，此时γ＝0；当0.45＞BOD5:COD≥0.3，可生化降解，γ＝2×(BOD5:COD)；当BOD5:COD＜0.3，生化性较差，此时γ＝10×(BOD5:COD)；为污泥体积指数的协因子，即若100≤SVI≤150，则若SVI＜100，则若SVI＞150,则设置某个污水处理池的污水处理复杂度样本数据，即C＝[c1,c2,…,cm]，其中c1,c2,…,cm是不同时段t1,t2,…,tm的实时污水处理复杂度；并获得该污水处理池的最大污水处理复杂度cmax和最小污水处理复杂度cmin和，其中cmin＝min(c1,c2,…,cm)，cmax＝max(c1,c2,…,cm)；将污水处理复杂度样本数据统一映射到一个固定的区域，即获得映射后的评价量η(cj)∈[c,d]，j＝1,2,…,m，式中c＝0,d＝1，即，η(cj)∈[0,1]，且根据C＝[c1,c2,…,cm]及η(cj)，j＝1,2,…,m，计算其模糊适应度函数，即计算C＝[c1,c2,…,cm]的平均值计算C＝[c1,c2,…,cm]的标准差对每一对{cj,η(cj)}，计算计算c′j的标准差最后根据绘制出污水处理复杂度的模糊隶属度函数。