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摘要：本发明公开了一种SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法及系统，涉及污水处理优化控制技术领域，包括建立污水处理模型，设定优化目标，通过SSA离线初步优化PID控制器的初始参数；进行二次离线寻优；基于模糊规则的模糊论域自适应调整策略在线调整PID控制器参数值，对污水处理模型进行控制调整；验证污水处理控制效果。本发明能够更准确、及时地调整操作，提高处理效果。响应不同工况下的需求，降低整体能耗。提高系统适应性，在面对复杂的处理过程和不同水质特征时，能够更灵活地调整控制策略，确保系统的稳定性和效率。

主权项：1.一种SSA优化变论域模糊PID的污水处理控制方法，其特征在于：包括，建立污水处理模型，设定优化目标，通过麻雀搜索算法SSA离线初步优化PID控制器的初始参数，得到最优PID初始值；所述污水处理模型包括仿真基准模型1号BSM1；BSM1包括生化反应池和二沉池，其中生化反应池中包括依次设置的第一单元、第二单元、第三单元、第四单元以及第五单元，其中，第一单元和第二单元为厌氧池，用于发生反硝化反应，第三单元、第四单元和第五单元为好氧池，用于发生硝化反应；所述初始参数包括比例参数Kp、积分参数Ki和微分参数Kd，每个参数视为麻雀的位置信息，麻雀个体位置向量维数为三维，其初始值随机产生，其表达式为：xi,j＝lb+ub-lb×rand0,1式中，xi,j代表Kp、Ki、Kd，lb和ub分别为参数的上下界；麻雀搜索算法SSA具体包括，初始化麻雀种群规模，初始值上下边界，变量维度，最大迭代次数，设置发现者、加入者、警戒者比例；随机生成麻雀种群，确定目标适应度值；计算每个麻雀的适应度值，并选出全局最优和最差个体，更新麻雀种群位置，适应度函数值用于评价个体位置好坏，将误差的绝对积分值的倒数作为适应度函数，表达式为： 式中，et为系统误差；将每代中的所有麻雀个体的适应度值根据大小进行排序，再更新麻雀种群位置信息，找到PID初始参数最优解，并将最优解作为变论域模糊PID在线调整的初始值； 式中，t为当前迭代次数，Xit为第i个发现者的位置信息，R2∈[0,1]和ST∈[0.5,1]分别是预警者和安全值，Q为服从正态分布的随机数，L是1×d的矩阵，内部元素全为1； 式中，为当前第j个加入者的位置信息，是发现者最优位置，则表示当前种群中最差的位置，A为一个1×d的矩阵，内部元素为1或-1，A+＝ATAAT-1；当i≤2时，表示个体位置差，需要向发现者中的最优位置移动； 式中，为当前第z个警戒者位置，为当前全局最优位置信息，β为步长控制参数，K∈[-1,1]为一个随机数，fi是当前第i个麻雀个体的适应度值，fg和fw分别为当前全局最佳和最差的适应度值，ε是非常小的常数，用于避免分母为零；判断算法是否达到最大迭代次数，满足则退出，否则重新计算麻雀的适应度值，最终输出待求变量的最优解；使用SSA对最优PID初始值进行二次离线寻优，得到最优PID二次寻优值；所述二次离线寻优具体包括，对PID初始参数进行模糊推理，相关计算公式为： 其中，Kp0、Ki0、Kd0为PID的初始参数值，ΔKp、ΔKi、ΔKd是经过模糊推理得到的修正量；et、ect和ΔKp、ΔKi、ΔKd的模糊集合均为{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}；NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；假设误差et和误差变化率ect的基本论域为[eL,eH]和[ecL,ecH]，模糊论域分别为[EL,EH]和[ECL,ECH]，将输入量乘以量化因子Ke和Kec、输出变量乘以比例因子Ku，分别使输入量的值从基本论域转化到模糊论域，输出变量的值转换到输出论域范围内，其中Ku包括模糊处理后的比例参数Kup、模糊处理后的积分参数Kui和模糊处理后的微分参数Kud，相关计算公式如下： 式中，[uL,uH]为输出变量u的基本论域，[UL,UH]为输出变量u的模糊论域；将Ke、Kec、Kup、Kui和Kud作为麻雀个体位置信息，使用麻雀搜索算法SSA进行离线优化，得到最优PID二次寻优值，获得变论域模糊PID最优的量化因子和比例因子；基于模糊规则的模糊论域自适应调整策略在线调整PID控制器参数值，使用调整后的PID控制器对污水处理模型进行控制调整；所述基于模糊规则的模糊论域自适应调整策略包括基于模糊规则的输入变量伸缩因子自适应调整和基于模糊规则的输出变量伸缩因子自适应调整；伸缩因子包括α1、α2和β；模糊集合为{Z，S，M，B}；Z，S，M，B分别表示零、小、中、大；所述基于模糊规则的输入变量伸缩因子自适应调整具体包括，当et和ect较大时，即et是PB且ect是PB时，则论域范围进行适度膨胀，使得输入值能有效利用模糊论域，α1为B、α2为B；当et和ect较小时，即et是PS且ect是PS时，则系统开始趋于稳定，缩小论域范围，论域上的模糊划分随着论域的缩小而压缩，模糊规则触发增多，α1为S、α2为S；所述基于模糊规则的输出变量伸缩因子自适应调整具体包括，当et和ect都较大且方向相同，即et和ect均为NB时，则说明系统误差较大且在不断增大，扩大输出论域，β为B；当et和ect都较大且方向相反，即et是PB且ect是NB时，则说明系统误差很大且在不断减小，系统正在向期望值快速靠近，则β为B；当et和ect较小时，即et和ect为Z时，则说明系统开始稳定，减小控制量，则β为Z；当ect接近零而et较大时，即如果ect为Z，et为PB时，则说明系统误差很小，系统正在快速偏离设定值，需要抑制偏离趋势且防止系统不产生振荡，小幅度扩张输出论域范围，β为M；实时跟踪控制污水处理模型中第五单元溶解氧浓度和第二单元硝态氮浓度，验证污水处理控制效果。

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