UASB反应器处理石灰法草浆黑液过程辨识与参数估计_杨玉杰

第12卷第2期1995年5月计算机与应用化学ComputersandApPledChemistryV61.12No.2May1995uAsB反应器处理石灰法草浆黑液过程辨识与参数估计杨玉杰刘兴旺赵颖(河南师范大学化学系新乡453002)摘要UASB反应器处理石灰法草浆黑液过程中,出水基质浓度C。,沼气产生速率Q。和进水基质浓度以的关系。运用Box一Jeniksn方法和AIC准则,建立了eC,Q,序列对C序列的传递函数及噪声模型,传递函数较好地拟合了UASB反应器消化过程,且比噪声部分显得重要。运用建立的模型,对C,Q。序列进行预测,其平均预测误差分别为.467%和&o%。关链词UASB反应器,模型辨识,参数估计升流厌氧污泥床反应器(UASB)自从被荷兰学者发明以后,其技术不断发展,已广泛应用于食品、发酵、医药、造纸工业等高浓度有机废水的处理,并建立了一些有益的模型!卜“I。在厌氧消化过程系统辨识和参数估计方面Adnerws建立了机理模型,但求解较为困难101。陈为宇研究了有机废水厌氧消化过程的辨识和参数估计vl],由于取样间隔等原因,预测误差较大。我们用UASB反应器处理石灰法草浆黑液,实验室容积负荷15一30kgCOD/m”·d,CODcr去除率75一85%,效果较为理想。本文利用UASB反应器运行时连续取得的数据,对UASB反应器进行系统辨识和参数估计,建立动态模型。该模型的优点是:(l)在运行时易于修改,使之更加完善;(2)可复杂,亦可简单;(3)加噪声分量修正;(4)传递函数模型适合建立前馈一反馈控制系统。1实验方法用UASB反应器中温消化处理石灰法草浆黑液,反应器容积30.5L,在流量3.0L/h的条件下,每隔1小时,测定进、出水基质浓度q,C。(以CODcr表示)及产气速率Q。,共测定130组数据,图1为C`序列。为提高辨识精度,把叹,eC,Q。序列进行对数转换,并令:矶(mg/L)1800016000140001200010000800060004000X,=19认一lgQ(1)长=19认一lgeC(2)1020304050607050如100110iZot(h)图1进水C、序列tZ=lgQ。一lgQ。(3)横线一表示均值这样对认,eC,Q。序列的辨识问题就转化为对序列X:,矶,及的辨识问题。本文于1994年3月1日收到稿件DOI:10.16866/j.com.app.chem1995.02.0062期杨玉杰等:UASB反应器处理石灰法草浆黑液过程辨识与参数估计Xt0.2单序列模型辨识本文根据Bxo一eJnkins方法计算X,序列自相关与偏相关函数。从图2和图3可以看出:序列的自相关及偏相关函数都具有拖尾的性质,故判定X`为ARMA(p,的序列s{]。标准误差}“,?l}弹”...一一一一l一一一U.1卜~_一____.___-.。__二_.~.__!__(/刁.3`一寸一一舒一节厂,忿一常下不片一读厂弓、一3-L一书一一一一决尸气份一长尸代片,01`iu`u`,`OJ`4艺1216ZU242吕dU图2Xt序列自相关函数图3Xt序列偏相关函数选择几个较小的p,q值,用矩法估计出参数初值,然后用Marquardt非线性最小二乘法对参数进行精估0[],表1列出了辨识结果。根据Alc信息最小准则,选定二2为最佳模型。表IX:模型辨识结果璧d1模型X亡二X亡二1一0名236B1一0.5573B3.608x10一23.273x10一2一438.541一0.9899B+0.1028B23258x10一2一437.121一0.6951B1一0.8756B了二万亏下厄诬西二万丽1厄万百卿1一0.7365B一0.1162B23.254x10一2一437.30,---吮,-,二吮气二尸一一气,一二二二二气二兀万Q亡3.252x10一2一435.362345-a-a于于注:表中*为最优模型。对模型a一2进行统计检验s[],由模型a一2计算出。:的样本值,样本自相关函数p:(。,a)Q、一n艺。矛(n,a)(4)其中k为自由度;n为序列个数。计算得到Q3。=咒.09,在自由度饥=k一p一q=28,水平a=0.05时,由XZ分布表查得X呈(28,0.05)=41.34。`显然:Q3。