2002 Fiscal Year Annual Research Report

都市型下水処理設備における微生物反応過程の非線形数学モデルに基づく高信頼水質制御

Research Project

Project/Area Number	13555120
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	大森浩充慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (90203942)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	伊藤博九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (70274561) 日高浩一東京電機大学, 工学部, 助教授 (10321407) 長岩明弘 (株)東芝, 電力・産業システム技術開発センター, 主務(研究職) 山中理 (株)東芝, 電力・産業システム技術開発センター, 研究員
Keywords	下水高度処理プロセス / NP除去(窒素リン除去) / 下水処理プロセスモデル / パラメータ同定(パラメータ推定) / 低次元化モデル / モデルベース制御 / 非線形(適応)制御 / オンライン水質計測
Research Abstract	本年度の研究成果は下記のようにまとめられる. 1.下水処理パイロットプラントにおいて,コントローラを実装可能な状態にするためのセンサーに関する評価を行った.具体的には,オンラインのアンモニア/リン酸センサーの稼動データと複数の時刻サンプル水に対する化学分析データの相関解析を行った.その結果,アンモニアセンサーについては統計的に十分な精度でオンライン計測が可能であることと,リン酸センサーに関しては手分析データと相関の高い期間と低い期間があることが判明した. 2.実プロセスに適用可能なモデルベース制御系のシステム構成の検討を行った.複数のPI制御を含むローカル制御系と,これらのローカル制御系の目標恒を水質モデルを利用して与えるモデルベース監視制御系からなる階層型制御システムの構成の検討を行った.各ローカル制御系のセンサーとアクチュエータの組み合わせ,モデルベース監視制御系の入出力について整理した.これにより,本研究で開発されるコントローラをこの枠組みの中で実装する準備が整った. 3.下水処理プロセスに対する制御方策の開発では,モデルが低次であることが望まれる.特異摂動の理論に沿って低次元化する方法を提案し、生物反応槽と沈殿池に低次元化を施した新しい低次元モデルの開発に成功した.シミュレーションによる比較検討により、得られた低次モデルは下水処理プロセスの動きを十分に表すことができることを明らかにした。 4.時変パラメータの影響を低減するために内部モデルを組み込んだパラメータ調整アルゴリズムの安定余裕と入力信号との関係についての解析結果を導出した。またこの結果の確認のため,シミュレーション実験と検討を行った。 5.下水高度処理システムの設計・管理のためのモデルとして,多くのモデルが提案されているが,制御工学の観点から考察したとき,含まれるパラメータ数が冗長であることが指摘されている.ここではパラメータ感度解析法により精細モデルの主要パラメータを特定し,これに基づく同定アルゴリズムを提案した.晴天・雨天・嵐時における実データを用いて有効性を確認した.

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] 日高浩一: "パラメータ近倶誤差とその出力への影響に関する一考察"電気学会システム・制御研究会予稿集. 49-52 (2002)
[Publications] 山中理: "高度処理プロセスのモデルベース制御"EICA環境システム計測制御学会誌. Vol.7, No.3. 5-11 (2002)
[Publications] Koichi Hidaka: "Novel RLS algorithm with internal model and its stability margin"Proc. of the 41st SICE Annual Conference (SICE2002). (CD-ROM). 752-753 (2002)
[Publications] Jo Sato: "Sensitivity analysis and Parameter identification of wastewater treatment system based on activated sludge model No.1(ASM1)"Proc. of the 41st SICE Annual Conference (SICE2002). (CD-ROM). 1253-1258 (2002)
[Publications] Koichi Hidaka: "Time-varying parameter estimation using new LMS algorithm"Proc. of the 4th Asian Control Conference (ASCC). (CD-ROM). 912-915 (2002)
[Publications] 中島裕一郎: "下水処理プロセスの制御設計に向けた低次モデルの開発と検討"第45回自動制御連合講演会. 459-462 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

都市型下水処理設備における微生物反応過程の非線形数学モデルに基づく高信頼水質制御

Principal Investigator

大森 浩充 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (90203942)

Research Products

[Publications] 日高 浩一: "パラメータ近倶誤差とその出力への影響に関する一考察"電気学会システム・制御研究会予稿集. 49-52 (2002)

[Publications] 山中 理: "高度処理プロセスのモデルベース制御"EICA環境システム計測制御学会誌. Vol.7, No.3. 5-11 (2002)

[Publications] Koichi Hidaka: "Novel RLS algorithm with internal model and its stability margin"Proc. of the 41st SICE Annual Conference (SICE2002). (CD-ROM). 752-753 (2002)

[Publications] Jo Sato: "Sensitivity analysis and Parameter identification of wastewater treatment system based on activated sludge model No.1(ASM1)"Proc. of the 41st SICE Annual Conference (SICE2002). (CD-ROM). 1253-1258 (2002)

[Publications] Koichi Hidaka: "Time-varying parameter estimation using new LMS algorithm"Proc. of the 4th Asian Control Conference (ASCC). (CD-ROM). 912-915 (2002)

[Publications] 中島 裕一郎: "下水処理プロセスの制御設計に向けた低次モデルの開発と検討"第45回自動制御連合講演会. 459-462 (2002)

大森浩充慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (90203942)

[Publications] 日高浩一: "パラメータ近倶誤差とその出力への影響に関する一考察"電気学会システム・制御研究会予稿集. 49-52 (2002)

[Publications] 山中理: "高度処理プロセスのモデルベース制御"EICA環境システム計測制御学会誌. Vol.7, No.3. 5-11 (2002)

[Publications] 中島裕一郎: "下水処理プロセスの制御設計に向けた低次モデルの開発と検討"第45回自動制御連合講演会. 459-462 (2002)