城市供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度與智能控制研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市人口的快速增長(zhǎng)和人民生活水平的不斷提高，對(duì)城市供水系統(tǒng)的服務(wù)要求也越來(lái)越高，供水系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，復(fù)雜性隨之提高。城市供水系統(tǒng)是極其重要而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確保其安全可靠的運(yùn)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段、先進(jìn)的控制理論來(lái)提高供水企業(yè)的生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率，運(yùn)用現(xiàn)代化的管理理論、優(yōu)化方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)城市供水系統(tǒng)進(jìn)行管理、監(jiān)控、預(yù)測(cè)和優(yōu)化調(diào)度都是勢(shì)在必行的。論文對(duì)城市

2、供水系統(tǒng)中管網(wǎng)預(yù)測(cè)、優(yōu)化調(diào)度、智能控制以及大功率電機(jī)平穩(wěn)切換等問(wèn)題進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究和探討。 城市供水管網(wǎng)預(yù)測(cè)是優(yōu)化調(diào)度的前提和基礎(chǔ)。選取BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為建?；A(chǔ)，研究探討城市供水系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)的原理和機(jī)制，闡述了建立基于BP網(wǎng)絡(luò)的城市供水時(shí)序預(yù)測(cè)模型方法。分別以管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)壓力、管道流量和用水負(fù)荷的過(guò)去某一歷史時(shí)期數(shù)據(jù)紀(jì)錄，建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的管網(wǎng)預(yù)測(cè)模型，對(duì)未來(lái)某一時(shí)段的節(jié)點(diǎn)壓力、管道流量和用水負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)

3、絡(luò)對(duì)城市供水的變化規(guī)律進(jìn)行識(shí)別的實(shí)質(zhì)，就是通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)模型逼近實(shí)際系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在已有的歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，一旦通過(guò)學(xué)習(xí)識(shí)別出城市供水的變化規(guī)律，網(wǎng)絡(luò)模型通過(guò)聯(lián)想，就可以預(yù)報(bào)下一個(gè)時(shí)段的城市供水需求。 從供水管網(wǎng)系統(tǒng)整體優(yōu)化和最小供水費(fèi)用的角度出發(fā)，建立了城市供水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型。重點(diǎn)研究在用戶節(jié)點(diǎn)壓力已知條件下，復(fù)雜供水系統(tǒng)整體優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型求解問(wèn)題。對(duì)城市供水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的遺傳算法進(jìn)

4、行深入的研究，并給出了詳細(xì)的求解步驟。文中還對(duì)某市供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行仿真研究，根據(jù)不同時(shí)段的各用戶節(jié)點(diǎn)壓力服務(wù)質(zhì)量要求，采用MATLAB編寫基于遺傳算法的優(yōu)化調(diào)度程序，對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行管網(wǎng)整體優(yōu)化調(diào)度。采用優(yōu)化調(diào)度程序進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。 根據(jù)供水廠二級(jí)泵房的水泵機(jī)組生產(chǎn)調(diào)度特點(diǎn)，建立了水泵機(jī)組組合優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，對(duì)水泵機(jī)組優(yōu)化組合遺傳算法進(jìn)行了認(rèn)真的研究和探討。文中還結(jié)合某供水廠二級(jí)泵房機(jī)組情況，對(duì)水泵機(jī)組組合優(yōu)-

5、Ⅰ-化進(jìn)行了仿真研究。根據(jù)不同時(shí)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(jī)組組合優(yōu)化遺傳算法的仿真程序，對(duì)某市供水廠二級(jí)泵房的水泵機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度，并將仿真結(jié)果與人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)度相比較。 針對(duì)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)高階次、非線性、強(qiáng)耦合、多變量、參數(shù)時(shí)變、大時(shí)滯的的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊PID控制器。該控制器能夠?qū)ID的參數(shù)進(jìn)行在線自動(dòng)調(diào)整，根據(jù)不同的工況條件選出合適的控制參數(shù)，對(duì)供水系統(tǒng)中的水壓調(diào)

6、節(jié)進(jìn)行有效控制。重點(diǎn)討論了系統(tǒng)辨識(shí)網(wǎng)絡(luò)NN1和自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)NN2算法的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，并且給出了基于BP網(wǎng)絡(luò)的模糊PID控制算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟。在Matlab環(huán)境下編寫相應(yīng)的程序?qū)刂破鬟M(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(dòng)態(tài)特性得到了改善。 根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路和相量圖，對(duì)大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻所存在的問(wèn)題進(jìn)行了理論分析，指出大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻能否成功的關(guān)鍵在于工頻電源