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工业造纸废水处理智能监控系统的研究

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第一章绪论

1.1废纸制浆造纸废水处理技术概述

1.1.1废纸制浆造纸废水处理技术研究的必要性

1.1.2废纸制浆造纸废水处理技术

1.1.3废纸制浆造纸废水处理技术研究进展

1.2废水处理智能控制的研究与进展

1.2.1智能控制的主要研究方向

1.2.2国外废水处理智能控制的研究进展

1.2.3国内废水处理智能控制的研究进展

1.2.4废水处理智能控制今后的研究方向

1.3本课题的研究背景、意义与主要研究内容

第二章人工神经网络结构和算法

2.1人工神经网络生物学基础

2.1.1生物神经元的结构

2.1.2生物神经网络

2.2人工神经元及网络模型

2.2.1人工神经元模型

2.2.2人工神经网络模型

2.2.3人工神经网络学习

2.3 BP网络

2.4 BP神经网络存在的问题及改进

2.4.1收敛性的改进

2.4.2隐节点数的确定

2.4.3克服局部极小的方法

2.4.4提高泛化能力的方法

2.5本章小结

第三章废纸制浆造纸废水处理自动监控系统构建

3.1废纸制浆造纸废水处理工艺和设备

3.2自动监控系统的构建

3.2.1工业PC和PLC

3.2.2检测设备及其原理

3.2.3执行机构的组成

3.2.4废水处理自动监控软件

3.3自动监控系统试验结果与分析

3.3.1 PAC药剂工艺试验结果及其分析

3.4本章小结

第四章废纸制浆造纸废水处理过程预测模型

4.1系统辨识

4.2基于BP网络的系统辨识的步骤

4.3废纸制浆造纸废水处理预测模型结构的确定

4.3.1输入、输出层神经元数的确定

4.3.2隐层数目的确定

4.3.3隐层神经元数的确定

4.4预测模型学习样本的确定和获取

4.4.1神经网络学习样本的选择原则

4.4.2正交实验法

4.4.3样本归一化

4.5 BP算法参数的选择

4.5.1动量因子的选择

4.5.2学习率的选择

4.5.3转移函数的选择

4.6网络的训练

4.6.1训练精度的确定

4.6.2初始权值的确定

4.7预测模型的确定

4.7.1预测模型输出与学习样本的比较

4.7.2泛化能力验证

4.8本章小结

第五章废纸制浆造纸废水处理过程神经网络控制系统及其微机实现

5.1神经网络控制系统设计

5.1.1神经网络建模方法

5.1.2废纸制浆造纸废水处理过程神经网络控制系统设计

5.2 MCGS策略构件接口介绍

5.3神经网络控制系统微机实现

5.4废纸制浆造纸废水处理智能控制运行结果与分析

5.5本章小结

结 论

参考文献

在学期间发表与学位论文相关的学术论文

致谢

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摘要

造纸工业废水是造成环境污染的主要污染源之一,环保工作者对造纸废水处理工艺进行了很多有益的研究。本论文以实现废纸制浆造纸废水处理过程的稳定达标出水为目标,着重从控制角度探讨了人工神经网络控制方法在废纸制浆造纸废水处理过程控制中的应用。 废纸制浆造纸废水处理过程具有不确定性和不稳定性,其特点是多变量、非线性、时变性与随机性,故建立精确的数学模型比较困难。本论文利用人工神经网络具有的对任意非线性映射的任意逼近能力,设计了一个带改进算法的BP神经网络预测模型,以模拟废纸制浆造纸废水处理系统的输入-输出关系。 本论文在实验室环境下建立了一个能够监测废纸制浆造纸废水处理过程的自动控制系统,获得了大量表征废纸制浆造纸废水处理系统输入-输出关系的实验数据。基于所获取的数据,经过训练得到了被控对象的正向模型和逆向模型。仿真结果表明,由正-逆模型构成的废纸制浆造纸废水处理过程神经网络控制系统,能够预测出水COD,平均误差在10%以内,具有较好的控制效果。 本论文通过将神经网络控制器嵌入到组态软件MCGS中,组成了废纸制浆造纸废水处理智能控制系统。实验结果表明,该系统能够对废纸制浆造纸废水处理过程实现在线智能控制,出水COD波动在可以接受的范围内。

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