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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利一种城市污水处理过程非均匀采样模型预测控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115840366B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211641518.4，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种城市污水处理过程非均匀采样模型预测控制方法是由韩红桂;付世佳;孙浩源;乔俊飞设计研发完成，并于2022-12-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种城市污水处理过程非均匀采样模型预测控制方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种城市污水处理过程非均匀采样模型预测控制方法，实现了城市污水处理过程中非均匀采样的溶解氧浓度的稳定控制。构建溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程，利用非均匀采样数据提取溶解氧浓度变化动力学特性，设计非均匀采样模型预测控制器，解决了城市污水处理过程中非均匀采样溶解氧浓度难以稳定控制的问题。实验结果表明该方法能够实现城市污水处理过程溶解氧浓度的稳定控制，保证城市污水处理过程的安全稳定运行。

本发明授权一种城市污水处理过程非均匀采样模型预测控制方法在权利要求书中公布了：1.一种城市污水处理过程非均匀采样模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 1构建城市污水处理过程溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程 城市污水处理过程溶解氧浓度第k次采样的采样间隔定义为ρk，ρk＝tk-tk-1，ρk∈[4.5,10.5]，单位为分钟；tk表示第k次采样时刻，tk-1表示第k-1次采样时刻；xk表示tk时刻溶解氧浓度，单位为毫克升，x0＝0毫克升；uk表示tk时刻氧传递系数，由非均匀采样模型预测控制器计算，u0＝84； 构建溶解氧浓度线性化动力学方程 其中xk为tk时刻溶解氧浓度，xk-1为tk-1时刻溶解氧浓度；uk-1为tk-1时刻氧传递系数；Axk为tk时刻溶解氧浓度线性化动力学方程状态系数，Bxk为tk时刻溶解氧浓度线性化动力学方程输入系数，cxk为tk时刻溶解氧浓度线性化动力学方程补偿项，用于补偿线性化产生的误差 构建溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程 其中xk′为tk时刻溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程输出，x′k-1为tk-1时刻溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程输出，单位为毫克升，x0′＝0毫克升；[Axk,dρk,Bxk,dρk]∈Ω，Ω为多面体约束集定义如下 其中v为中间变量； 2设计非均匀采样模型预测控制器 ①取k＝1，x0＝0毫克升，u0＝84； ②判断k120是否成立，若成立则转到步骤③；若不成立则转到步骤④； ③若k＝1，则uk＝uk-1+11.1ek-1，转到步骤⑦；若k＝2，则uk＝uk-1+11.1ek-1-11.2ek-2，转到步骤⑦；若k2，则uk＝uk-1+11.1ek-1-11.2ek-2+0.6ek-3，并转到步骤⑦；其中ek-1＝xk-1-rk-1为tk-1时刻实际溶解氧浓度和溶解氧浓度设定值之间的误差，ek-2＝xk-2-rk-2为tk-2时刻实际溶解氧浓度和溶解氧浓度设定值之间的误差，ek-3＝xk-3-rk-3为tk-3时刻实际溶解氧浓度和溶解氧浓度设定值之间的误差； ④构建最优稳态问题使溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程输出跟踪溶解氧浓度设定值，形成公式5，求解出tk时刻最优参数向量βk，最优稳态平衡点处的氧传递系数和最优稳态平衡点处的溶解氧浓度 约束条件 其中min表示求解最小值的函数；rk为tk时刻溶解氧浓度设定值，单位为毫克升；181为元素全为1的81维列向量；βk为tk时刻81维参数向量；us为元素全为的40维列向量；xs为元素全为的40维列向量；为tk时刻溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程3的最优稳态平衡点处的氧传递系数，为tk时刻溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程3的最优稳态平衡点处的溶解氧浓度，0≤us≤240；T表示矩阵的转置；H40uk-120,...,uk-1和H40x′k-120,...,x′k-1为 其中uk-q为tk-q时刻氧传递系数，x′k-q为tk-q时刻溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程输出，q＝1,...,120； ⑤构建最优控制问题使实际溶解氧浓度跟踪溶解氧浓度设定值，形成公式8，求解出tk时刻最优参数向量αk，最优控制律和最优预测输出 约束条件 其中min表示求解 最小值的函数；rk为tk时刻溶解氧浓度设定值；为tk时刻预测控制输入向量，p＝1,2,...,40；为tk时刻预测控制输出向量；αk为tk时刻81维参数向量；H40xk-120,...,xk-1为 其中uk-q为tk-q时刻实际氧传递系数，xk-q为tk-q时刻实际溶解氧浓度，q＝1,...,120； ⑥令uk等于的第一个元素 ⑦根据公式3计算溶解氧浓度线性多面体近似动力学方程输出xk′； ⑧判断k1000是否成立，若成立则令k的值增加1，并转到步骤②，若不成立则结束循环； 3城市污水处理过程溶解氧浓度稳定控制 城市污水处理过程非均匀采样模型预测控制系统输入是氧传递系数uk，输出是城市污水处理过程生化反应池第五分区溶解氧浓度xk，利用非均匀采样模型预测控制器求解得到的氧传递系数uk控制城市污水处理过程生化反应池第五分区溶解氧浓度xk。

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