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混合多目标骨干粒子群优化算法在污水处理过程优化控制中的应用
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京工业大学信息学部,北京100124, [2]计算智能和智能系统北京市重点实验室,北京100124, [3]淮阴工学院自动化学院,江苏淮安223003
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(61533002).
中文摘要:

通过对污水生化处理过程的分析,选取能耗和罚款最低为优化目标,建立污水生化处理过程多目标优化控制模型。为了提高Pareto最优解集的收敛性和多样性,提出一种基于Pareto支配和分解的混合多目标骨干粒子群优化算法(HBBMOPSO)。该方法采用带自适应惩罚因子的分解方法选取个体引导者,采用Pareto支配和拥挤距离法维护外部档案和选取全局引导者。此外,采用精英学习策略增强粒子跳出局部Pareto前沿的能力。最后,将HBBMOPSO与自组织模糊神经网络预测模型和自组织控制器相结合,实现污水生化处理过程溶解氧和硝态氮设定值的动态寻优、智能决策和底层跟踪控制。利用国际基准仿真平台BSM1进行实验验证,结果表明所提HBBMOPSO方法在保证出水水质参数达标的前提下,能够有效降低污水处理过程的能耗。

英文摘要:

Through analysis of biological wastewater treatment process(WWTP), a multi-objective optimal control strategy was developed with targets of minimizing both energy consumption and amercement. A hybrid multi-objective barebones particle swarm optimization(HBBMOPSO) algorithm based on Pareto dominance and decomposition was proposed to improve convergence and diversity of optimized set of Pareto solutions. In HBBMOPSO, selection of personal leaders was determined from self-adaptive penalty factor decomposition while maintenance of external dossiers and selection of global leaders were determined from dominance and crowded distance. Furthermore, elitism learning strategy was adopted to facilitate particle escaping from local Pareto fronts. Finally, HBBMOPSO was combined with self-organizing fuzzy nerve network modeler and controller to realize dynamic optimization, intelligent decision, and background monitoring on dissolved oxygen and nitrate nitrogen in biological WWTP. Experimental study on international standardized simulator platform BSM1 showed that HBBMOPSO method can effectively reduce energy consumption under the premise of ensuring effluent to meet quality standard.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35185