废水处理过程的抗扰控制研究

魏伟，蔡欣宇，刘载文，左敏

（北京工商大学计算机与信息工程学院，北京100048）

引 言

随着我国经济的快速发展，工业废水、城市污水的排放日益增多[1]。然而，目前，我国工业污水存在排放不达标的问题[2]，由此造成水资源污染，进而导致人民健康得不到保障。因此，为保障人民生命健康、实现水资源的可持续利用，必须高度重视废水处理[3]。

厌氧消化废水生物处理工艺是广泛应用于农业、制药和食品工业的废水处理方案。厌氧消化过程能够产生甲烷，并从污水中去除有机污染[4]。典型的厌氧消化过程包含四条代谢途径，两条用于产酸，两条用于甲烷化。细菌在缺氧环境下，将有机物分解为二氧化碳、甲烷和水[5]。

厌氧消化废水生物处理的控制目标是降低其污染水平[6]。然而，这一复杂的动态反应具有高度非线性、参数未知的特征[5]，并且整个生化反应存在着诸多不确定因素，如：输入组分、组分浓度的变化以及不确定的动力学参数等[4,6]，这些都给废水处理过程控制带来了极大的挑战。为克服这些因素对废水处理过程控制带来的挑战，各种先进控制技术相继提出，如反馈线性化技术[7]、自适应控制[8]、滑模控制[9]等。反馈线性化技术是一种有效的非线性控制设计方案，但它需要系统的全部先验知识[10]。文献[8]提出了一种非线性自适应控制策略，通过状态观测器和线性回归参数估计器，实现对部分变量以及动力学参数的估计。然而，它依旧需要了解厌氧过程的所有输入[11]。……