论文题目: 城市供水系统的优化调度与智能控制研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 黄良沛
导师: 刘义伦
关键词: 供水系统,优化调度,智能控制,管网预测,平稳切换
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着我国城市人口的快速增长和人民生活水平的不断提高,对城市供水系统的服务要求也越来越高,供水系统的规模在不断扩大,复杂性随之提高。城市供水系统是极其重要而复杂的网络系统,确保其安全可靠的运行和正确有效的管理具有重大意义。为了提高系统的社会效益和经济效益,采用现代化的技术手段、先进的控制理论来提高供水企业的生产水平和生产效率,运用现代化的管理理论、优化方法以及计算机技术对城市供水系统进行管理、监控、预测和优化调度都是势在必行的。论文对城市供水系统中管网预测、优化调度、智能控制以及大功率电机平稳切换等问题进行深入系统的研究和探讨。 城市供水管网预测是优化调度的前提和基础。选取BP神经网络作为建模基础,研究探讨城市供水系统神经网络预报的原理和机制,阐述了建立基于BP网络的城市供水时序预测模型方法。分别以管网的节点压力、管道流量和用水负荷的过去某一历史时期数据纪录,建立基于BP神经网络的管网预测模型,对未来某一时段的节点压力、管道流量和用水负荷进行预测。运用BP神经网络对城市供水的变化规律进行识别的实质,就是通过选择适当的神经网络模型逼近实际系统的动态过程。人工神经网络模型在已有的历史数据的基础上,一旦通过学习识别出城市供水的变化规律,网络模型通过联想,就可以预报下一个时段的城市供水需求。 从供水管网系统整体优化和最小供水费用的角度出发,建立了城市供水系统管网优化调度的数学模型。重点研究在用户节点压力已知条件下,复杂供水系统整体优化调度数学模型求解问题。对城市供水系统管网优化调度的遗传算法进行深入的研究,并给出了详细的求解步骤。文中还对某市供水系统的优化调度进行仿真研究,根据不同时段的各用户节点压力服务质量要求,采用MATLAB编写基于遗传算法的优化调度程序,对供水系统进行管网整体优化调度。采用优化调度程序进行生产调度可以节省运行费用。 根据供水厂二级泵房的水泵机组生产调度特点,建立了水泵机组组合优化的数学模型,对水泵机组优化组合遗传算法进行了认真的研究和探讨。文中还结合某供水厂二级泵房机组情况,对水泵机组组合优
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 城市供水系统智能管理发展水平及概况
1.2.1 城市供水系统优化调度
1.2.2 城市供水系统预测
1.2.3 城市供水系统信息化管理
1.3 自动化技术在供水行业的应用概述
1.3.1 变频调速节能技术
1.3.2 变频调速恒压供水过程控制方法
1.3.3 现场总线技术应用
1.4 遗传算法基础及其研究进展
1.4.1 遗传算法产生背景
1.4.2 遗传算法基本概念
1.4.3 遗传算法的研究进展
1.5 人工神经网络的发展概况和研究进展
1.5.1 人工神经网络的发展概况
1.5.2 人工神经网络的特点
1.5.3 人工神经网络的应用
1.6 工程背景和研究意义
1.7 本文的主要研究内容
第二章 基于人工神经网络的城市供水管网预测
2.1 概述
2.2 基于人工神经网络的城市供水管网预测
2.2.1 城市供水神经网络预测的基本原理
2.2.2 管网压力神经网络预测
2.2.3 管网流量神经网络预测
2.2.4 管网负荷神经网络预测
2.2.5 城市供水神经网络预测模型讨论
2.3 本章小结
第三章 复杂供水系统管网优化调度遗传算法的研究
3.1 概述
3.2 城市给水管网水力计算
3.2.1 给水管网水力计算基础
3.2.2 城市给水管网水力计算方法
3.3 复杂供水系统管网优化调度的数学模型
3.3.1 供水系统优化调度的数学模型的建立
3.3.2 供水系统优化调度问题的数学模型求解分析
3.4 复杂供水系统管网优化调度的遗传算法研究
3.4.1 遗传算法的编码规则
3.4.2 种群初始化
3.4.3 约束条件考虑
3.4.4 遗传算法的适应度函数
3.4.5 遗传算法的遗传算子
3.4.6 遗传算法的终止条件
3.4.7 基于遗传算法的管网优化调度的求解步骤
3.5 管网优化调度遗传算法仿真研究与算例分析
3.5.1 仿真数据来源与参数设定
3.5.2 Matlab环境下优化调度遗传算法程序设计
3.5.3 仿真结果
3.6 本章小结
第四章 水泵机组组合优化遗传算法的研究
4.1 概述
4.2 水泵机组优化组合的数学模型
4.3 水泵机组优化组合遗传算法的研究
4.3.1 遗传算法的编码规则
4.3.2 种群规模与均匀化
4.3.3 约束条件处理策略
4.3.4 遗传算法的适应度函数
4.3.5 遗传算法的遗传操作
4.4 基于组合优化遗传算法求解水泵机组优化组合问题
4.5 水泵机组优化组合遗传算法的仿真研究
4.5.1 仿真数据来源
4.5.2 Matlab环境下优化调度遗传算法程序设计
4.5.3 仿真结果
4.6 本章小结
第五章 基于神经网络模糊 PID控制在恒压供水系统中应用
5.1 变频调速恒压供水控制系统的特征分析
5.2 神经网络及模糊控制概述
5.3 基于神经网络的模糊 PID控制器系统组成
5.4 基于 BP网络的模糊 PID控制器的设计
5.5 基于神经网络的模糊 PID控制器仿真试验研究
5.6 本章小结
第六章 基于 SCADA的城市供水智能管理信息系统
6.1 城市供水 SCADA系统概况
6.2 基于 SCADA的城市供水管网管理信息系统
6.2.1 城市供水管网的数据采集和监测
6.2.2 城市供水管网负荷预测
6.2.3 城市供水管网优化调度
6.2.4 水厂水泵机组优化组合
6.2.5 城市供水管网信息管理
6.3 采用现场总线的水厂 SCADA系统
6.3.1 现场总线技术综述
6.3.2 PROFIBUS现场总线技术
6.3.3 水厂生产工艺描述
6.3.4 水厂SCADA系统网络构成
6.3.5 水厂 SCADA系统软件实现
6.4 本章小结
第七章 水厂机电设备运行稳定性研究
7.1 水厂变频技术应用概述
7.2 大功率电机变频转工频存在的问题
7.3 大功率电机平稳切换的理论探讨
7.3.1 三相异步电动机的电压方程和等效电路
7.3.2 大功率电机变频转工频的理论分析
7.4 大功率电机变频转工频策略研究
7.4.1 鉴频鉴相器在大功率电机平稳切换中应用研究
7.4.2 利用锁相换技术实现大功率电机变频转工频
7.5 本章小结
全文结论与认识
参考文献
致谢
攻读学位期间主要研究成果目录
发布时间: 2006-03-28
参考文献
- [1].城市供水安全防范平台技术研发与实践[D]. 叶松.青岛理工大学2014
- [2].城市供水系统优化调度研究[D]. 俞亭超.浙江大学2004
- [3].城市供水系统地震灾害风险及恢复力研究[D]. 金书淼.哈尔滨工业大学2014
- [4].城市供水系统脆弱性分析及风险评价系统方法研究[D]. 陆仁强.天津大学2010
相关论文
- [1].城市供水管网运行状态研究[D]. 岳琳.天津大学2008
- [2].基于可靠度分析的供水管网优化研究[D]. 骆碧君.天津大学2010
- [3].大规模供水管网多水源优化调配运行研究[D]. 方海恩.哈尔滨工业大学2010
- [4].基于模糊理论的城市供水系统运行管理研究[D]. 刘洪波.天津大学2005
- [5].改进混合遗传算法用于给水管网优化设计的研究[D]. 储诚山.天津大学2006
- [6].城市供水管网漏损定位及控制研究[D]. 李霞.天津大学2006