[发明专利]一种动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法

权利要求书

1.一种动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法，其特征在于，污水处理工艺包括生化反应池与二次沉淀池两个部分，其中，生化反应池包括五个组分：第一分区与第二分区为厌氧区，用于进行反硝化反应；第三分区至第五分区为好氧区，用于进行硝化反应，本溶解氧控制方法的控制策略为：通过控制第五分区的曝气量对第二分区的溶解氧浓度进行跟踪控制；其中，

事件触发机制有3个输入，分别为在t、t-1、t-2这三个时刻下溶解氧浓度的跟踪误差e(t)、e(t-1)、e(t-2)，PID控制器有6个输入，分别为控制增益K_p、K_i、K_d以及在t、t-1、t-2这三个时刻下溶解氧浓度的跟踪误差e(t)、e(t-1)、e(t-2)，基于动态事件驱动的PID控制的具体过程如下：

步骤1、在t时刻时，采集污水处理流程中第二分区的溶解氧浓度y_out(t)，计算跟踪误差，并将在t、t-1、t-2时刻下溶解氧浓度的跟踪误差e(t)、e(t-1)、e(t-2)输入到事件触发机制中；

步骤2、若事件触发机制的输入满足式(9)，将在t、t-1、t-2这三个时刻下的溶解氧浓度的跟踪误差e(t)、e(t-1)、e(t-2)输入到PID控制器中，计算PID控制器的增量输出，传输曝气增量Δu(t)给污水处理过程；之后，以式(7)所定义的代价函数为依据，设置学习率η＝0.3、u_exp(t)＝0，使用式(4)、式(5)与式(6)对PID的控制参数K_p、K_i、K_d进行自适应更新；

其中，在系统的事件驱动时刻t_k+1传输PID控制系统的增量输出Δu(t_k+1)，该时刻定义为：

t_k+1＝inf{tt_k|δ(t)+θl(t)≤0}                              (9)

其中，θ0，δ(t)为内部动态变量，且：

δ(t+1)＝ρδ(t)+l(t)                                        (10)

其中，0ρ1且l(t)为事件驱动检测函数，定义为：

l(t)＝((1+λ)e(t)-e(t-1))²-(σ+1)((1+λ)e(t-1)-e(t-2))²       (11)

其中，0σ1，λ-1；

控制增益K_p、K_i、K_d的调整，具体调整步骤如下：

其中，上式(4)中K_p,o与K_p,n分别表示旧的和新的比例控制增益；上式(5)中K_i,o和K_i,n分别表示旧的和新的积分控制增益；上式(6)中K_d,o和K_d,n分别表示旧的和新的微分控制增益，参数η表示学习率，J(t)表示系统的代价函数，定义为：

E(t)表示控制误差，定义为：

其中，和u_exp(t)分别表示实际的曝气量和期望的曝气量；

步骤3、若事件触发机制的输入不满足式(9)，继续使用上一时刻的曝气增量Δu(t-1)传输给污水处理过程。

2.如权利要求1所述的动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法，其特征在于，步骤1中，计算跟踪误差具体过程为：将t时刻的溶解氧浓度与期望的溶解氧浓度作差，得到溶解氧浓度的跟踪误差为：

e(t)＝r_in(t)-y_out(t)                                             (1)

其中，r_in(t)表示t时刻期望的溶解氧浓度，y_out(t)为t时刻溶解氧浓度的实际测量值，e(t)为t时刻溶解氧浓度的跟踪误差。

3.如权利要求2所述的动态事件驱动控制策略的溶解氧控制方法，其特征在于，步骤2中，计算PID控制器的增量输具体过程为：

基于跟踪误差，增量式PID在t时刻的曝气量增量Δu(t)为：

Δu(t)＝K_ie(t)+K_p(e(t)-e(t-1))+K_d(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))          (2)

其中，e(t)、e(t-1)、e(t-2)分别为在t、t-1、t-2时刻的溶解氧浓度的跟踪误差值，因此，t时刻的曝气量u(t)定义为：

u(t)＝u(t-1)+Δu(t)                                            (3)

其中，u(t-1)为t-1时刻的曝气量。