城市分布式泵站排水系統(tǒng)綜合節(jié)能與協(xié)調(diào)優(yōu)化控制研究.pdf

1、城市排水系統(tǒng)屬多輸入、多目標(biāo)的廣地域分布復(fù)雜非線性耦合系統(tǒng)，不合理的排放控制方式易造成泵站高能耗及污水溢出污染。針對城市分布式泵站排水系統(tǒng)綜合節(jié)能與協(xié)調(diào)優(yōu)化控制問題，本論文主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 (1)建立了基于機(jī)泵群控制、具有時(shí)滯和相互鏈級關(guān)系的分布式泵站排水控制系統(tǒng)模型。依據(jù)機(jī)泵相似律推導(dǎo)出調(diào)速特性模型通式，以及基于指數(shù)律的機(jī)泵調(diào)速特性數(shù)值模型。探討了一種基于機(jī)泵調(diào)速特性模型的實(shí)時(shí)流量優(yōu)化測算方法，通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了該方

2、法的有效性。
　　 (2)以分布式泵站的節(jié)能運(yùn)行為目標(biāo)，分析了降低靜揚(yáng)程和動揚(yáng)程的綜合節(jié)能機(jī)理，并給出了適用于不同工況的兩種機(jī)泵調(diào)速節(jié)能優(yōu)化方法：1)針對揚(yáng)程變化幅度大且不易控制、或揚(yáng)程與機(jī)泵效率比值不滿足遞減規(guī)律的工況，推導(dǎo)了機(jī)泵保持等效運(yùn)行的充要條件，從而得到一種跟隨靜揚(yáng)程變化的自適應(yīng)高效控制法；2)對于靜揚(yáng)程易自主調(diào)節(jié)且揚(yáng)程效率比可滿足遞減規(guī)律的一類工況，綜合考慮機(jī)泵功率與效率，可得依據(jù)揚(yáng)程效率比的節(jié)能法。通過實(shí)驗(yàn)比較了兩

3、種節(jié)能控制法的節(jié)能效果。
　　 (3)針對廣地域城市排水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化需求，以及引入網(wǎng)絡(luò)控制后帶來的控制品質(zhì)下降問題，構(gòu)造了城市排水系統(tǒng)的分層協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)。推導(dǎo)求證了區(qū)域泵站控制系統(tǒng)可控和可觀測的充要條件。給出了一種初值匹配參數(shù)自適應(yīng)辨識方法，以及結(jié)合該方法的多模型預(yù)測函數(shù)控制(PFC)法；仿真結(jié)果表明，將該方法用于區(qū)域泵站的閉環(huán)控制，系統(tǒng)辨識效果優(yōu)于采用ARMAX模型的參數(shù)辨識方法，且具有較好的控制魯棒性。
　　 (4

4、)為改善廣地域分布系統(tǒng)工況差異性帶來的合流制溢流/分流制溢流(CSO/SSO)問題，提出了一種適用于分布式泵站排水系統(tǒng)的流量協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法。引入相互作用預(yù)測法，結(jié)合流量協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度法，將最優(yōu)控制轉(zhuǎn)化為最優(yōu)控制和協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度的多目標(biāo)綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，當(dāng)入流量不超過各級泵站的排水能力之和時(shí)，綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化能根據(jù)工況差異有效利用各分布泵站排水能力，確保全局無溢流，不受時(shí)滯和決策變量變化的影響。
　　 (5)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于開放