城市供水系統(tǒng)的優(yōu)化調度與智能控制研究.pdf

1、隨著我國城市人口的快速增長和人民生活水平的不斷提高，對城市供水系統(tǒng)的服務要求也越來越高，供水系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴大，復雜性隨之提高。城市供水系統(tǒng)是極其重要而復雜的網絡系統(tǒng)，確保其安全可靠的運行和正確有效的管理具有重大意義。為了提高系統(tǒng)的社會效益和經濟效益，采用現(xiàn)代化的技術手段、先進的控制理論來提高供水企業(yè)的生產水平和生產效率，運用現(xiàn)代化的管理理論、優(yōu)化方法以及計算機技術對城市供水系統(tǒng)進行管理、監(jiān)控、預測和優(yōu)化調度都是勢在必行的。論文對城市

2、供水系統(tǒng)中管網預測、優(yōu)化調度、智能控制以及大功率電機平穩(wěn)切換等問題進行深入系統(tǒng)的研究和探討。 城市供水管網預測是優(yōu)化調度的前提和基礎。選取BP神經網絡作為建?；A，研究探討城市供水系統(tǒng)神經網絡預報的原理和機制，闡述了建立基于BP網絡的城市供水時序預測模型方法。分別以管網的節(jié)點壓力、管道流量和用水負荷的過去某一歷史時期數(shù)據(jù)紀錄，建立基于BP神經網絡的管網預測模型，對未來某一時段的節(jié)點壓力、管道流量和用水負荷進行預測。運用BP神經網

3、絡對城市供水的變化規(guī)律進行識別的實質，就是通過選擇適當?shù)纳窠浘W絡模型逼近實際系統(tǒng)的動態(tài)過程。人工神經網絡模型在已有的歷史數(shù)據(jù)的基礎上，一旦通過學習識別出城市供水的變化規(guī)律，網絡模型通過聯(lián)想，就可以預報下一個時段的城市供水需求。 從供水管網系統(tǒng)整體優(yōu)化和最小供水費用的角度出發(fā)，建立了城市供水系統(tǒng)管網優(yōu)化調度的數(shù)學模型。重點研究在用戶節(jié)點壓力已知條件下，復雜供水系統(tǒng)整體優(yōu)化調度數(shù)學模型求解問題。對城市供水系統(tǒng)管網優(yōu)化調度的遺傳算法進

4、行深入的研究，并給出了詳細的求解步驟。文中還對某市供水系統(tǒng)的優(yōu)化調度進行仿真研究，根據(jù)不同時段的各用戶節(jié)點壓力服務質量要求，采用MATLAB編寫基于遺傳算法的優(yōu)化調度程序，對供水系統(tǒng)進行管網整體優(yōu)化調度。采用優(yōu)化調度程序進行生產調度可以節(jié)省運行費用。 根據(jù)供水廠二級泵房的水泵機組生產調度特點，建立了水泵機組組合優(yōu)化的數(shù)學模型，對水泵機組優(yōu)化組合遺傳算法進行了認真的研究和探討。文中還結合某供水廠二級泵房機組情況，對水泵機組組合優(yōu)-

5、Ⅰ-化進行了仿真研究。根據(jù)不同時段的水廠出水口的壓力和流量需求，采用Matlab軟件編寫出水泵機組組合優(yōu)化遺傳算法的仿真程序，對某市供水廠二級泵房的水泵機組進行優(yōu)化生產調度，并將仿真結果與人工經驗調度相比較。 針對變頻調速恒壓供水系統(tǒng)高階次、非線性、強耦合、多變量、參數(shù)時變、大時滯的的特點，設計了基于神經網絡的模糊PID控制器。該控制器能夠對PID的參數(shù)進行在線自動調整，根據(jù)不同的工況條件選出合適的控制參數(shù)，對供水系統(tǒng)中的水壓調

6、節(jié)進行有效控制。重點討論了系統(tǒng)辨識網絡NN1和自適應神經網絡NN2算法的實現(xiàn)問題，并且給出了基于BP網絡的模糊PID控制算法的具體實現(xiàn)步驟。在Matlab環(huán)境下編寫相應的程序對控制器進行了仿真研究。仿真結果表明，神經網絡模糊PID控制系統(tǒng)輸出與參考模型輸出相吻合，控制系統(tǒng)的靜動態(tài)特性得到了改善。 根據(jù)感應電動機的等效電路和相量圖，對大功率電機變頻轉工頻所存在的問題進行了理論分析，指出大功率電機變頻轉工頻能否成功的關鍵在于工頻電源