1.一种面向污水处理过程的智能多目标优化控制方法,其特征在于:包括,基于LSSVM构建控制器设定值与能耗、出水水质之间的软测量模型;
将所述软测量模型作为目标函数、总能耗和所述出水水质作为优化目标,结合多策略自适应差分进化算法寻优,获得各跟踪控制器的设定值;
利用PID控制器对所述设定值进行跟踪控制;
构建所述软测量模型包括,
以4个PID控制器的设定值作为辅助变量,能耗和出水水质为两个主导变量,用LSSVM建立软测量模型,如下:OCI=f1(SO4set,SO5set,SNO2set)EQI=f2(SO4set,SO5set,SNO2.set)其中,SNO2set、SO4set、SO5set分别表示PID4控制器、PID2控制器和PID3控制器的设定值,OCI表示总能耗,EQI表示出水水质;
将所述软测量模型作为所述目标函数,包括,T
s.t.yi(ωxi+b)=1‑eii=1,2,…,m
其中,||ω||为ω的二范数,ei为误差变量,λ>0为惩罚系数,ω为权向量,b为偏置量;
利用拉格朗日乘子法求解所述目标函数,得到拉格朗日函数,如下:其中,e=(e1;e1;...;em),α=(α1;α1;...;αm),αi为拉格朗日乘子;
利用所述多策略自适应差分进化算法进行寻优,包括,初始化种群及相关进化参数,当前迭代次数t=1,随机初始化种群;
利用所述软测量模型计算所述种群个体的适应度值,自适应地更新进化过程信息θ(t)、变异率CRi(t)和交叉率F(t);
更新公式如下:
其中, 和 分别为第t代种群对m个目标函数进行适应度值求和后得到的最大值和最小值,CRi(t)为第t代种群中第i个个体的交叉率,CRmin为最小交叉率,CRmax为最大交叉率,fi(t)为第t代种群中第i个个体的适应度值,fm(t)为第t代种群中所有个体的平均适应度值,为衰减系数,Fmin为最小变异率,Fmax为最大变异率;
根据非支配排序策略更新所述种群个体适应度值和pareto解集A;
基于排序个体选择的多策略融合变异进行变异策略的交叉、选择操作;
判断当前迭代次数t是否达到最大迭代次数T,若未达到,则返回上一步骤;
若达到,则从所述pareto解集A中选取一组较优解作为所述跟踪控制器的所述设定值;
所述相关进化参数包括,
所述变异率和所述交叉率的上下限、种群规模、最大迭代次数T和pareto解集规模Amax;
所述非支配排序策略包括,
利用所述软测量模型计算所述种群中个体的适应度值;
将所述种群中的个体按支配关系进行pareto解分层,将各层pareto解按拥挤度进行降序排列;
利用所述非支配排序策略对所述种群中所有个体进行排序,并获取排序后第i个体的选择参考指标;
根据多策略融合原则有侧重性地选择变异策略;
生成0~1均匀分布的随机数rand2,从所述种群中随机选择个体,若随机个体的选择参考指标小于rand2,则重新选择;
若所述随机个体的选择参考指标大于rand2,则代入选择的变异策略进行变异操作;
所述变异策略进行交叉、选择操作,包括,其中, 为交叉产生的试验个体,randij为0~1均匀分布的随机数,为当前试验个体的第m个目标函数值:
所述根据多策略融合原则有侧重性地选择变异策略表示为:其中, 为第t代种群中随机选中的个体,rk之间互不相等并且rk≠i,为当前目标个体, 为变异个体,D为个体的维数,rand1为生成的服从均匀分布的随机数。
2.根据权利要求1所述的面向污水处理过程的智能多目标优化控制方法,其特征在于:所述拥挤度定义如下,
其中,M为目标函数个数,fm(i+1)和fm(i‑1)分别为排序后第i个个体前一位和后一位的第m个目标函数值, 和 分别为当代第m个目标函数值的最大值和最小值。
3.根据权利要求2所述的面向污水处理过程的智能多目标优化控制方法,其特征在于:定义所述参考指标包括,
其中,NP为种群中个体数量。