专利名称：一种基于pca-ga-svr的污泥回流量预测方法
技术领域：
本发明涉及污泥回流领域，特别涉及一种基于PCA-GA-SVR的污泥回流量预测方法。
背景技术：
污泥回流系统作为污水处理的重要组成部分，对维持生化池混合液污泥浓度稳定，均衡各ニ沉池的水力负荷有着重要的意义，合理的控制回流污泥量不仅能使活性污泥保持良好的处理能力、沉降性能，保障生物反应池的高效处理各促进ニ沉池的澄清、沉降分离作用，而且能提高整个活性污泥系统承受负荷的冲击能力。然而污泥回流系统它是ー个多变量、随机的影响因素多的ー个高度非线性系统，这给系统的建模和预测工作带来了很 大的困难。为了实现对污水处理的这个非线性、大时滞对象的測量与控制，国内外专家提出了多种智能建模方法模糊建模、神经网络、模糊神经网络建模等，主要的建模对象是曝气池或整个活性污泥系统，其中以神经网络为建模工具的基于知识的方法研究最为活跃。神经网络法采用经验风险最小化的原则，在样本有限吋，学习过程容易陷入过学习、维数灾难、局部最小等问题，而支持向量机有严格的理论和数学基础，基于结构风险最小化原则，泛化能力优于前者，算法具有全局最优性，是针对小样本统计的理论。特别适用于解决小样本、非线性、高维数、局部极小点等问题。由于污水处理大部分过程中建模数据属于小样本、不适定问题，近年来已有学者将其用于污水处理过程的软测量建摸。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种基于PCA-GA-SVR的污泥回流量预测算法；通过遗传算法来选择支持向量回归的參数，采用本方法预测有效性高，精度高，准确快速响应。一种基于PCA-GA-SVR的污泥回流量预测方法，包括以下步骤I)获取污泥回流的η维向量的样本集Γ = 1，2，...，η)；2)通过PCA算法对步骤I)获取的污泥回流的数据进行数据降维数；3)采用GA-SVR混合算法对污泥回流进行预测，建立污泥回流系统的控制模型。所述步骤I)的污泥回流数据是由传感器、变送器获得。所述步骤2)所述的PCA算法包括以下步骤21)对步骤I)获得的η维向量的样本集rji = 1，2，. . .，η)，定义其样本协方差矩阵为C =丄び:·-V,)(,: 1)Τ (I)式中取为卩的均值；22)对公式(I)的协方差矩阵进行正交分解，
(A1, X2,..., λ η) =Eig(C) (2)式中Eig表示计算矩阵C的特征值和特征向量的函数；23)选取前k个协方差矩阵C按降序排列的特征值，其中k < η ;24)将步骤23)获得的特征值和特征向量重构矩阵。所述步骤23) k的选取通过方差贡献率确定，贡献率的公式为
权利要求
1.一种基于PCA-GA-SVR的污泥回流量预测方法，其特征在于包括以下步骤 O获取污泥回流的η维向量的样本集rji = 1，2，. . .，η); 2)通过PCA算法对步骤I)获取的污泥回流的数据进行数据降维数； 3)采用GA-SVR混合算法对污泥回流进行预测，建立污泥回流系统的控制模型。
2.根据权利要求I所述基于PCA-GA-SVR的污泥流量预测方法，其特征在于所述步骤O的污泥回流数据是由传感器、变送器获得。
3.根据权利要求I所述基于PCA-GA-SVR的污泥流量预测方法，其特征在于所述步骤2)所述的PCA算法包括以下步骤 21)对步骤I)获得的η维向量的样本集r\(i= I，2，...，η)，定义其样本协方差矩阵为
4.根据权利要求3所述基于PCA-GA-SVR的污泥流量预测方法，其特征在于所述步骤 23) k的选取通过方差贡献率确定，贡献率的公式为
5.根据权利要求I所述基于PCA-GA-SVR的污泥流量预测方法，其特征在于所述步骤3)所述GA-SVR混合算法采用GA算法选择对SVR最优的影响参数C、σ、ε。
6.根据权利要求I所述基于PCA-GA-SVR的污泥流量预测方法，其特征在于所述步骤I)还包括对η维向量的样本集Γ^α=1，2，...，η)的数据处理，所述数据处理包括异常数据剔除、数据变换处理。
7.根据权利要求6所述基于PCA-GA-SVR的污泥回流量预测方法，其特征在于所述异常数据剔除采用判别法中的拉依达准则。
8.根据权利要求6所述基于PCA-GA-SVR的污泥回流量预测方法，其特征在于所述数据变化处理根据公式(3)
全文摘要
本发明公开一种基于PCA-GA-SVR的污泥回流量预测方法，是针对污水生化处理中的污泥回流量模型具有高度非线性的问题,该方法由两部分组成主成分分析PCA和GA-SVR支持向量回归的混合算法，先使用PCA进行降维，然后再以遗传算法对SVR的影响预测精度的几个有关参数进行优化，建立污泥回流量模型。提出的预测方法是有效的，具有较快的收敛速度，相比SVR预测模型更高的预测精度及更快的运行速度。
文档编号G06F19/00GK102841979SQ20121021416
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者罗隆, 周力尤, 夏志祥, 游建琼, 龚根平, 汤海涛 申请人:广州市新之地环保产业有限公司, 广州铁路职业技术学院