基于尖峰自组织递归rbf神经网络的svi软测量研究

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1、中文图书分类号：TP183密级：公开UDC：621.3学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于尖峰自组织递归RBF神经网络的SVI软测量研究论文作者：王丽丹学科：控制科学与工程指导教师：韩红桂教授论文提交日期:2015年6月UDC：621.3学校代码：10005中文图书分类号：TP183学号：S201202177密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于尖峰自组织递归RBF神经网络的SVI软测量研究英文题目：SOFT-COMPUTINGMODELFORSLUDGEVOLUMEINDEXBASEDONSPIKINGS

2、ELF-ORGANIZINGRECURRENTRBFNEURALNETWORK论文作者：王丽丹学科专业：控制科学与工程研究方向：智能系统申请学位：工学硕士指导教师：韩红桂教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2015年6月2日授予学位单位：北京工业大学巧－独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

3、已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：￡口曰丹曰期：訓ｆ年么月？曰关于论文使用授权的说明目本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，Ｐ；学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可Ｗ公布论文的全部或部。分内容，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：年月《曰：￡雨丹曰期如王谷：导）：曰期年／月豕曰！币签名如仪—－－ｒ１－摘要摘要污泥膨胀是制约我国城市污水处理厂发展的瓶颈，由于污泥膨胀成因众多，机理复杂，各种诱发因素之间相互影

4、响，难以建立其精确的数学模型。污泥体积指数(SludgeVolumeIndex,SVI)是污泥膨胀的关键参数，其值大小表征污泥沉降性能，被广泛用来描述污泥膨胀的程度。因此，为了实现SVI的实时测量，文中提出了基于尖峰自组织递归RBF(self-organizingrecurrentRBF,SR-RBF)神经网络的SVI软测量模型，获得了SVI的实时预测值，实现了污泥膨胀的预测。该论文主要研究工作包括以下几点：1.基于污泥膨胀机理分析和运行数据，获得了一组适用于SVI软测量模型的辅助变量。辅助变量的选取是SVI软测量模型的关键步骤，文中通过研究污泥膨胀理论和诱发因素，

5、分析污泥膨胀机理模型，总结出与SVI相关性较大的12个变量；同时，采用主元分析法对初步确定的12个变量分析，最终确定了SVI软测量模型的辅助变量，由Qin、BOD、COD、DO、pH、TN组成。2.针对递归RBF神经网络结构难以在线调整的问题，设计出一种尖峰自组织递归RBF神经网络。通过大脑皮层信息传递模式和生物尖峰神经元模型，提出一种结构增长修剪机制，实现了递归RBF神经网络的结构调整；同时，提出一种自适应梯度下降法对网络参数进行训练，提高了递归RBF神经网络的性能。非线性系统建模的实验结果表明：提出的自组织机制能够在线优化递归RBF神经网络结构，神经网络预测精度

6、较高。3.建立了一种基于尖峰自组织递归RBF神经网络的SVI软测量模型，解决了SVI的在线测量问题。为了实现SVI的在线测量，将尖峰自组织递归RBF神经网络应用于设计的软测量模型，由于尖峰自组织递归RBF神经网络结构能够在线调整，并且采用二阶LM算法对神经网络参数进行调整，使得提出的SVI软测量模型精度较高，且收敛速度较快，实验结果验证了所建立SVI软测量模型的有效性。4.开发了一种SVI软测量平台。该SVI软测量平台主要包括数据库模块、登录模块、数据处理模块、模型训练及仿真模块及结果查询模块。首先，利用VS2010软件完成操作界面的设计，具备网络模型、自定义模型初

7、始参数及查询建模结果等功能。其次，基于Matlab软件和Mysql数据库编写了后台运行程序，实现软测量模型的计算和用户信息的存储功能。最后，通过用户信息管理、数据处理、神经网络模型选择等模块间信息传输，实现SVI预测值的输出并显示，达到污泥膨胀识别可视化的目的。关键词：污泥膨胀；SVI软测量；尖峰自组织递归RBF；软测量平台IAbstractAbstractSludgebulking,oneofthebottleneckproblemsthatrestrictsthedevelopmentofwastewatertreatmentplants(WWTPs).Si