SUMAR Prezenta lucrare isi propune o noua abordare in modelarea treptei biologice a unei Statii de Epurare a Apelor Uzate (SEAU): Fermentarea Anaeroba prin intermediul mai multor modele. Desi exista deja un model matematic, interactia intre diferite variabile este puternic ne-liniara si este modelata prin algebro-diferentiale destul de complexe. Astfel, utilizand metoda Grupurilor Reduse (Subtractive Clustering), abordarea prin multiple modele consta pur si simplu in gruparea datelor de intrare/iesire in vederea modelarii comportamentului sistemului pe regiuni ale acestuia (la nivel local) cu ajutorul unor formule matematice mai simple. Sunt necesare doua etape fundamentale in vederea elaborarii modelelor prin metoda propusa. Prima etapa este cea de calcul a numarului si de stabilire a domeniului de valabilitate a modelelor locale. A doua etapa consta in identificarea parametrilor acestor modele. I. Introducere Apele uzate pot constitui o noua sursa de energie. In cadrul treptei biologice a epurarii apelor incarcate organic, diferite industrii actioneaza pentru transformarea, pe cat posibil, a poluantilor in biogaz (dioxid de carbon si metan). S-a observat ca Fermentarea Anaeroba (FA) are potentialul de a transforma materia organica, din apa uzata incarcata organic, in energie. Modelul dezvoltat de IWA Task Group pentru modelarea matematica a FA (anaerobic digestion model 1 - ADM1) este explicat pe scurt in [1]. Controlul si urmarirea unor astfel de procese neliniare complexe nu sunt chiar simple. Mediul in care functioneaza instalatia este incert, masuratorile unor variabile de natura biologica (biomasa, continut de celule) sunt limitate si pot fi operatii delicate si indelungate chiar si in stare de deconectare de la computerul de comanda. Steyer et al au propus solutii hardware scumpe in [2] si [3]. In ceea ce priveste software-ul, partea de modelare este inca in stare de cercetare. Modelarea T-S in conditii de incertitudine [4] pentru abordarea multiplelor modele locale pare promitatoare. In [5] si [6], autorii au definit 20 de modele locale incerte prin alegerea punctelor de operare in urma cercetarilor si aducand in forma liniara modelul matematic non-linear. Pentru a reduce acest numar, se propune construirea unui model local pe baza analizei datelor. Construirea modelelor incerte din date implica metode bazate pe logica incertitudinii si pe stiinta aproximarii. Chiar daca nu exista prea multe cunostinte, regulile si functiile de apartenenta pot fi extrase din date [7]. Scopul metodei grupurilor restranse este de a identifica un mod mai usor de a grupa datele dintr-o gama larga pentru a realiza o reprezentare concisa a comportamentului sistemului. Dezvoltarea mai multor modele pentru procesul de FA se efectueaza in doua etape: identificarea numarului de modele si a funtiei de apartenenta prin analiza gruparii de date [8] si estimarea parametrilor modelelor locale cu ajutorul algoritmului Levenberg-Marquardt [9]. Pentru a se creea legi de control ale sistemului pe baza modelelor locale, pot fi aplicate metode matematice precum inegalitatile matriciale liniare. Aceste inegalitati, combinate cu programele de soft, se aplica apoi modelelor locale pentru elaborarea legilor de control. Aceasta lucrare este compusa din mai multe capitole, urmatorul capitol descrie procesul de fermentare anaeroba. Modelul neliniar, ce foloseste la generarea datelor pentru procesul de identificare este prezentat in capitolul 3. In capitolele urmatoare se studiaza abordarea multiplelor modele In capitolul 5, cateva rezultate demonstreaza eficacitatea metodei. In final se trag concluziile. II. Procesul de Fermentare Anaeroba Procesul de fermentare anaeroba este format din patru etape succesive: hidroliza, acidogeneza, acetogeneza si metanogeneza. Figura (1) prezinta reactorul cu amestecare continua, unde are loc reactia de fermentare anaeroba. Moleculele complexe introduse constituie substratul ce este degradat de micro-organismele reprezentate de biomasa pentru a produce biogaz: metan (?CH?_4 ) si dioxid de carbon (?CO?_2 ). Substratul S_in este introdus in reactor cu debitul de intrare Q_in. Acest influent intra in reactie cu biomasa ,,X" din bazin. Substratul remanent S_out iese din reactor si merge mai departe spre treapta avansata. Se impune ca debitul de iesire sa fie egal cu cel de intrare, Q_out=Q_in III. Modelul Matematic In general, modelele matematice se bazeaza pe primele principii ale fizicii, chimiei, biologiei, reprezentand, adesea, echilibre intre diferite substante si ecuatii de conservare a energiei. In cazurile generale, sistemele dinamice sunt neliniare si modelul fermentarii anaerobe este un sistem complex si neliniar ce contine un set de sase ecuatii diferentiale ordinare si cinci ecuatii algebrice [11].
După plată vei primi prin email un cod de download pentru a descărca gratis oricare alt referat de pe site (vezi detalii).
