本書介紹了我國城市污水處理運行現狀以及污水處理系統特性，闡述了實施城市污水處理優化運行控制的重要意義，介紹了與城市污水處理過程中的優化運行過程建模、控制以及優化相關的理論、方法和技術。其中，依據實際污水處理廠運營和城市污水處理過程自動化系統建設的需求，從多角度詳細闡述城市污水處理優化運行控制的內涵，并分別對城市污水處理過程建模、過程控制以及優化等方面的設計和應用案例進行了詳述；另外對城市污水處理優化運行控制的前沿技術也進行了論述。
本書主要面向高校信息類與環保領域本科生和研究生、城市污水處理自動化運行管理人員，以及研究工業運行優化控制的科技人員。
喬俊飛，北京工業大學教授、博士生導師，環保自動化領域專家。國家自然科學基金創新群體項目負責人，教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，國家級百千萬人才工程入選者，享受國務院特殊津貼專家。現任智慧環保北京實驗室主任、智能感知與自主控制教育部工程中心主任，兼任中國人工智能學會常務理事，中國自動化學會理事。
長期從事計算智能與智能優化控制領域研究工作，在污染防治過程智能特征檢測、自組織控制和多目標動態優化方面取得開創性成果，多項成果已廣泛應用于環保企業生產實踐，取得了顯著的經濟、社會和生態效益。
韓紅桂，北京工業大學研究生院副院長、教授、博士生導師。教育部工程研究中心主任、北京市重點實驗室主任、中國自動化學會環境保護與自動化專業委員會秘書長。國家自然科學基金杰出青年基金獲得者、國家自然科學基金優秀青年基金獲得者、中國自動化學會青年科學家。研究方向為復雜系統智能控制理論與技術。主持國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金重大項目課題等多項。在國內外權威期刊上發表論文100余篇，獲得授權中國/美國發明專利50余項，主持/參與制定國家/團體/地方標準10余項，獲國家科學技術進步獎二等獎、教育部科學技術進步獎一等獎等 。
伍小龍，北京工業大學副教授、碩土生導師。主要研究方向為城市污水處理過程智能控制。主持國家自然科學基金青年科學基金項目1項，參與國家自然科學基金重大項目、國家重點研發計劃項目等。在國內外期刊及會議上發表學術論文16篇，獲授權國家發明專利3項。獲中國自動化學會優秀博士學位論文獎、中國發明協會發明創新獎一等獎(金獎)等。
第1章 緒論 001
1.1 城市污水處理現狀 002
1.1.1 城市污水處理面臨的問題 003
1.1.2 城市污水處理過程控制技術發展 005
1.2 城市污水處理過程運行特點 008
1.2.1 城市污水處理工藝簡介 008
1.2.2 城市污水處理主要流程及特點 011
1.3 城市污水處理過程優化控制研究現狀 016
1.3.1 機理驅動的城市污水處理過程優化控制研究現狀 016
1.3.2 數據驅動的城市污水處理過程優化控制研究現狀 019
1.3.3 知識驅動的城市污水處理過程優化控制研究現狀 022
1.4 城市污水處理過程優化控制的主要挑戰 025
1.4.1 城市污水處理過程運行指標模型構建 025
1.4.2 城市污水處理過程性能指標優化設定 026
1.4.3 城市污水處理過程優化設定值跟蹤控制 027
1.5章節安排 027
第2章 城市污水處理過程運行指標智能特征檢測 031
2.1 概述 032
2.2 城市污水處理過程運行指標特性分析 032
2.2.1 城市污水處理過程運行指標機理分析 032
2.2.2 城市污水處理過程運行指標關聯度分析 037
2.3 城市污水處理過程運行指標特征變量挖掘 038
2.3.1 城市污水處理過程運行指標輔助變量選取 038
2.3.2 城市污水處理過程運行指標特征變量選取 041
2.4 城市污水處理過程運行指標智能特征檢測模型設計 043
2.4.1 城市污水處理過程運行指標智能特征檢測模型結構設計 043
2.4.2 城市污水處理過程運行智能特征檢測模型參數設計 045
2.4.3 城市污水處理過程運行智能特征檢測模型校正 049
2.5 城市污水處理過程典型運行指標智能特征檢測實現 052
2.5.1 城市污水處理過程運行指標智能特征檢測實驗設計 053
2.5.2 城市污水處理過程運行指標智能特征檢測結果分析 053
2.6 本章小結 058
第3章 城市污水處理過程性能指標智能優化設定 061
3.1 概述 062
3.2 城市污水處理過程性能指標特性分析 063
3.2.1 城市污水處理過程性能指標機理分析 063
3.2.2 城市污水處理過程性能指標關聯度分析 065
3.3 城市污水處理過程性能指標優化目標構建 067
3.3.1 城市污水處理過程性能指標優化目標設計 067
3.3.2 城市污水處理過程性能指標優化目標參數更新 068
3.3.3 城市污水處理過程性能指標模型收斂性分析 069
3.4 城市污水處理過程性能指標智能優化設定方法設計 072
3.4.1 城市污水處理過程性能指標智能優化方法設計 072
3.4.2 城市污水處理過程性能指標優化設定 074
3.4.3 城市污水處理過程性能指標優化設定性能分析 080
3.5 城市污水處理過程性能指標智能優化設定實現 084
3.5.1 城市污水處理過程性能指標智能優化設定實驗設計 084
3.5.2 城市污水處理過程性能指標智能優化設定結果分析 086
3.6 本章小結 099
第4章 城市污水處理過程單目標智能優化控制 101
4.1 概述 102
4.2 城市污水處理過程單目標智能優化控制基礎 103
4.2.1 城市污水處理過程單目標智能優化控制基本架構 103
4.2.2 城市污水處理過程單目標智能優化控制特點分析 103
4.3 城市污水處理過程單目標智能優化設定方法設計 106
4.3.1 城市污水處理過程單目標影響因素分析 106
4.3.2 城市污水處理過程單目標優化模型構建 109
4.3.3 城市污水處理過程單目標智能優化設定方法 109
4.4 城市污水處理過程單目標智能優化控制方法設計 111
4.4.1 城市污水處理過程單目標智能優化控制算法設計 111
4.4.2 城市污水處理過程單目標智能優化控制算法實現 112
4.4.3 城市污水處理過程單目標智能優化控制性能分析 114
4.5 城市污水處理過程典型目標智能優化控制實現 115
4.5.1 城市污水處理過程典型目標智能優化控制實驗設計 115
4.5.2 城市污水處理過程典型目標智能優化控制結果分析 117
4.6 本章小結 119
第5章 城市污水處理過程多目標智能優化控制 121
5.1 概述 122
5.2 城市污水處理過程多目標智能優化控制基礎 123
5.2.1 城市污水處理過程多目標智能優化控制基本架構 123
5.2.2 城市污水處理過程多目標智能優化控制特點分析 125
5.3 城市污水處理過程多目標智能優化設定方法設計 127
5.3.1 城市污水處理過程多目標影響因素分析 127
5.3.2 城市污水處理過程多目標優化模型構建 128
5.3.3 城市污水處理過程多目標智能優化設定方法 129
5.4 城市污水處理過程多目標智能優化控制方法設計 134
5.4.1 城市污水處理過程多目標智能優化控制算法設計 134
5.4.2 城市污水處理過程多目標智能優化控制性能分析 136
5.5 城市污水處理過程典型多目標智能優化控制實現 136
5.5.1 城市污水處理過程典型多目標智能優化控制實驗設計 137
5.5.2 城市污水處理過程典型多目標智能優化控制結果分析 137
5.6 本章小結 145
第6章 城市污水處理過程動態目標智能優化控制 147
6.1 概述 148
6.2 城市污水處理過程動態目標智能優化控制基礎 149
6.2.1 城市污水處理過程動態目標智能優化控制基本架構 149
6.2.2 城市污水處理過程動態目標智能優化控制特點分析 150
6.3 城市污水處理過程動態目標構建 152
6.3.1 城市污水處理過程動態目標影響因素分析 152
6.3.2 城市污水處理過程動態目標優化模型構建 158
6.3.3 城市污水處理過程動態目標優化模型更新 161
6.4 城市污水處理過程動態目標智能優化設定方法設計 161
6.4.1 城市污水處理過程動態目標智能優化方法設計 161
6.4.2 城市污水處理過程動態目標智能優化設定 162
6.4.3 城市污水處理過程動態目標智能優化設定性能評價 164
6.5 城市污水處理過程動態目標智能優化控制方法設計 166
6.5.1 城市污水處理過程動態目標智能優化控制算法設計 166
6.5.2 城市污水處理過程動態目標智能優化控制算法實現 173
6.5.3 城市污水處理過程動態目標智能優化控制性能分析 173
6.6 城市污水處理過程典型動態目標智能優化控制實現 177
6.6.1 城市污水處理過程典型動態目標智能優化控制實驗設計 177
6.6.2 城市污水處理過程典型動態目標智能優化控制結果分析 178
6.7 本章小結 181
第7章 城市污水處理過程多任務智能優化控制 183
7.1 概述 184
7.2 城市污水處理過程多任務智能優化控制基礎 184
7.2.1 城市污水處理過程多任務智能優化控制基本架構 184
7.2.2 城市污水處理過程多任務智能優化控制特點分析 185
7.3 城市污水處理過程多任務優化目標構建 187
7.3.1 城市污水處理過程多任務影響因素分析 188
7.3.2 城市污水處理過程多任務目標優化模型構建 189
7.3.3 城市污水處理過程多任務目標優化模型調整 191
7.4 城市污水處理過程多任務智能優化設定方法設計 192
7.4.1 城市污水處理過程多任務智能優化方法設計 192
7.4.2 城市污水處理過程多任務智能優化設定 196
7.4.3 城市污水處理過程多任務智能優化設定性能評價 197
7.5 城市污水處理過程多任務智能優化控制方法設計 200
7.5.1 城市污水處理過程多任務智能優化控制算法設計 201
7.5.2 城市污水處理過程多任務智能優化控制算法實現 202
7.5.3 城市污水處理過程多任務智能優化控制性能分析 203
7.6 城市污水處理過程典型多任務智能優化控制實現 204
7.6.1 城市污水處理過程典型多任務智能優化控制實驗設計 204
7.6.2 城市污水處理過程典型多任務智能優化控制結果分析 204
7.7 本章小結 215
第8章 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制 217
8.1 概述 218
8.2 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制基礎 219
8.2.1 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制基本架構 219
8.2.2 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制特點分析 220
8.3 城市污水處理過程多時間尺度優化目標構建 221
8.3.1 城市污水處理過程多時間尺度性能指標影響因素分析 221
8.3.2 城市污水處理過程多時間尺度優化目標設計 221
8.3.3 城市污水處理過程多時間尺度優化目標動態更新 222
8.4 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化設定方法設計 223
8.4.1 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化方法設計 223
8.4.2 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化設定 224
8.4.3 城市污水處理過程多時間尺度分層優化設定性能評價 227
8.5 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制方法設計 228
8.5.1 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制算法設計 228
8.5.2 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制算法實現 229
8.5.3 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制性能分析 230
8.6 城市污水處理典型過程多時間尺度分層智能優化控制實現 232
8.6.1 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制實驗設計 232
8.6.2 城市污水處理過程多時間尺度分層智能優化控制結果分析 232
8.7 本章小結 243
第9章 城市污水處理過程全流程協同優化控制 245
9.1 概述 246
9.2 城市污水處理過程全流程協同優化控制基礎 246
9.2.1 城市污水處理過程全流程協同優化控制基本架構 247
9.2.2 城市污水處理過程全流程協同優化控制特點分析 249
9.3 城市污水處理過程全流程運行指標特性分析 250
9.3.1 城市污水處理過程全流程性能指標相關性分析 251
9.3.2 城市污水處理過程全流程性能指標相關性評價 252
9.4 城市污水處理過程全流程協同優化目標構建 252
9.4.1 城市污水處理過程全流程協同優化目標影響因素分析 253
9.4.2 城市污水處理過程全流程協同優化目標設計 255
9.4.3 城市污水處理過程全流程協同優化目標動態更新 256
9.5 城市污水處理過程全流程協同優化設定方法設計 257
9.5.1 城市污水處理過程全流程協同優化方法設計 257
9.5.2 城市污水處理過程全流程協同優化設定 258
9.5.3 城市污水處理過程全流程協同優化設定性能評價 263
9.6 城市污水處理過程全流程協同優化控制方法設計 264
9.6.1 城市污水處理過程全流程協同優化控制算法設計 264
9.6.2 城市污水處理過程全流程協同優化控制算法實現 264
9.6.3 城市污水處理過程全流程協同優化控制性能分析 271
9.7 城市污水處理過程全流程協同優化控制實現 275
9.7.1 城市污水處理過程全流程協同優化控制實驗設計 275
9.7.2 城市污水處理過程全流程協同優化控制結果分析 276
9.8 本章小結 282
第10章 城市污水處理過程智能優化控制發展前景 285
10.1 概述 286
10.2 城市污水處理過程運行指標智能特征檢測方法 286
10.3 城市污水處理過程性能指標智能優化設定方法 288
10.4 城市污水處理過程智能優化控制方法 289
10.5 城市污水處理過程智能優化控制系統 290
參考文獻 291
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