LSTM networks for the implementation of an internal model control strategy in WWTPs
Colin Pérez, Ricardo
Pisa, Ivan, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes)
López Vicario, José, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Telecomunicació i Enginyeria de Sistemes)
Universitat Autònoma de Barcelona. Escola d'Enginyeria

Data:	2020
Descripció:	95 pag.
Resum:	Water resources are one of the most important environmental issues due to the vulnerability of water to contamination and its direct effect on human health. Improving their management depends largely on the treatment of wastewater. For that reason, there are strict pollution limits set for the effluent of wastewater treatment plants (WWTPs), which is discharged into streams or other receiving waters. In order to improve the treatment quality, meet the standards imposed by authorities and to maintain low cost of operations, control strategies are implemented in these plants. This project presents a control system based on internal model controllers (IMCs) adopting artificial neural networks (ANNs), as an alternative to the default control strategy of the Benchmark Simulation Model no. 1 (BSM1), a framework emulating the behavior of a general purpose WWTP that uses proportional integral (PI) controllers. With the proposed control approach, the real plant behavior is modeled with only influent and effluent data to take under control the dissolved oxygen and nitrate and nitrite nitrogen concentrations, also offering a better performance in terms of integral absolute error (IAE) and integral square error (ISE) with respect to the default controllers.
Resum:	Els recursos hídrics són un dels assumptes ambientals més importants degut a la vulnerabilitat de l'aigua a ser contaminada i el seu efecte directe en la salut humana. La millora de la seva gestió depèn en gran mesura del tractament d'aigües residuals. Per aquest motiu, hi ha estrictes límits de contaminació establerts per l'efluent de les estacions depuradores d'aigües residuals (EDAR), el qual ́es abocat en rierols o altres aigües receptores. Amb la finalitat de millorar la qualitat del tractament, complir les normes imposades per les autoritats i mantenir un baix cost de les operacions, s'apliquen estratègies de control en aquestes estacions. Aquest projecte presenta un sistema de control basat en controladors per model intern(IMC) que empren xarxes neuronals artificials (ANN), com alternativa a l'estratègia de control per defecte del Benchmark Simulation Model no. 1 (BSM1), un marc que emula el comportament d'una EDAR de propòsit general que utilitza controladors proporcionals integrals (PI). Amb el mètode de control proposat, el comportament real de l'estació es modela amb només les dades de l'influent i de l'efluent per tenir sota control les concentracions d'oxigen dissolt i de nitrat i nitrit de nitrogen, oferint també un millor rendiment en termes de la integral de l'error absolut (IAE) i de la integral de l'error quadràtic (ISE) respecte als controladors per defecte.
Resum:	Los recursos hídricos son uno de los asuntos ambientales más importantes debido a la vulnerabilidad del agua a ser contaminada y su efecto directo en la salud humana. La mejora de su gestión depende en gran medida del tratamiento de aguas residuales. Por este motivo, hay estrictos límites de contaminación establecidos para el efluente de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), el cual es vertido en arroyos u otras aguas receptoras. Con elfin de mejorar la calidad del tratamiento, cumplir las normas impuestas por las autoridades y mantener un bajo costo de las operaciones, se aplican estrategias de control en estas estaciones. Este proyecto presenta un sistema de control basado en controladores por modelo interno (IMC) que emplean redes neuronales artificiales (ANN), como alternativa a la estrategia de control por defecto del Benchmark Simulation Model no. 1 (BSM1), un marco que emula el comportamiento de una EDAR de propósito general que utiliza controladores proporcionales integrales (PI). Con el método de control propuesto, el comportamiento real de la estación se modela con sólo los datos del influente y del efluente para tener bajo control las concentraciones de oxígeno disuelto y de nitrato y nitrito de nitrógeno, ofreciendo también un mejor rendimiento en términos de la integral del error absoluto (IAE) y de la integral del error cuadrático (ISE) con respecto a los controladores por defecto.
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Llengua:	Anglès
Titulació:	Enginyeria de Telecomunicació / Telecommunication Engineering [4313797]
Pla d'estudis:	Màster Universitari en Enginyeria de Telecomunicació / Telecommunication Engineering [1170]
Document:	Treball de fi de postgrau

96 p, 4.4 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Treballs de recerca i projectes de final de carrera > Enginyeria. TFM