The invention discloses a reliable control method for water supply failure of urban water network system. The invention adopts a feedback control method of a positive Markov jump system. The positive Markov jump system model of water supply tank in urban water network system is established by collecting data from the system model when the pump station valve fails during the operation of the system. Then, a reliable controller is designed for the positive Markov jump system with actuator faults, so as to obtain a reliable control method for water supply faults in urban water network system. Compared with the existing control technology, the method of the invention can effectively solve the problem of water supply failure caused by aging and failure of pump station valves in the urban water management system, and has good control effect on the premise of ensuring the stability of the system.
【技术实现步骤摘要】
一种城市水务管网系统供水故障的可靠控制方法
本专利技术属于自动化
,涉及一种供水过程中通过控制水管或泵站阀门的开度值来实现城市水务管网系统供水故障的可靠控制方法,可用于城市水务管网系统的供水过程。
技术介绍
随着城市的现代化发展,城市水管理问题日益受到人们的关注。城市建设过程中开始出现水资源短缺、供水困难等现象。而城市水务管网系统是城市重要的基础设施,是城市赖以生存和发展的物质基础。城市水务管网供水系统是由水源、泵站、供水箱、供水管网、水管阀门及用水部门等构成。其中泵站和水关阀门的正常运转对日常的供水是非常重要的。目前,由于城市快速发展导致的水资源短缺,在用水高峰期,城市水务管网供水系统必须长时间、高精度的满负荷运转。这会导致泵站及水管阀门发生故障从而造成供水系统的不稳定并出现缺水、停水等现象。因此,采取合理的供水方案解决供水系统中泵站及阀门故障导致的供水问题是非常有必要的。此外,城市中各个用水部门(如学校、工厂、居民楼等)的用水高峰期是不确定的。例如,在一个工厂中,工厂的每个部门的用水高峰期是随机的,当前时间段可能是部门1,下一时间段可能是部门1也可能是部门2。图1(见说明书附图)给出了一个指定物理区域的供水网络,由于水资源短缺,在用水高峰期水源无法给多个用水部门同时供水。因此,如果在当前时间段学校是用水高峰期,关闭泵B和泵C的阀门,打开泵A阀门向学校供水;下一时间段的用水部门(可能是学校,可能是工厂,也可能是小区)如果是工厂,则关闭泵A和C的阀门,打开泵B阀门向工厂供水即可。由此可见,该种随机行为更适合用一个马尔科夫跳变过程来表示。由于供水系统供 ...
【技术保护点】
1.一种城市水务管网系统供水故障的可靠控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤1、建立城市水务管网系统供水箱水量容积的状态空间模型,具体方法是:步骤1.1首先采集城市水务管网系统供水箱中水量容积的数据,利用该数据建立城市水务管网系统供水箱水量容积的状态空间模型,形式如下:
【技术特征摘要】
1.一种城市水务管网系统供水故障的可靠控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:步骤1、建立城市水务管网系统供水箱水量容积的状态空间模型,具体方法是:步骤1.1首先采集城市水务管网系统供水箱中水量容积的数据,利用该数据建立城市水务管网系统供水箱水量容积的状态空间模型,形式如下:其中x(k)=[x1(k),x2(k),...,xn(k)]T∈Rn表示供水箱的水容积,n代表水箱的个数;uf(k)∈Rr表示带有故障的水管阀门及泵的开度值qu,r表示水管阀门及泵的总个数;Rn表示n维的实数列向量;和表示适当维度的系统矩阵;对于每个gk∈S都有且是针对矩阵中的每个元素,即矩阵内所有元素都是非负的;gk表示一个马尔科夫跳变过程,其取值在一个有限集S={1,2,...,M},内;为方便描述,记gk=i,i∈S,则有步骤1.2设计马尔科夫跳变信号gk,其转移率满足以下条件:Pr(gk+1=j|gk=i)=πij,其中,对于每一个i,j∈S都有πij≥0,步骤2、设计城市水务管网系统供水箱中水量变化的状态反馈控制器,具体步骤是:步骤2.1设计带有故障的控制输入模型为uf(k)=Hiu(k).矩阵Hi是未知的故障矩阵且满足其中hij和是对角矩阵Hi和的对角元素并且是给定的常数,ρ>1是给定的常数值;步骤2.2设计状态反馈控制器为u(k)=(Ki+ΔKik)x(k)和ΔKik=FiGik其中Ki∈Rr×n是要设计的标称控制器增益、ΔKik是控制器增益的波动、Gik∈Rr×n是要设计的决策矩阵、Fi∈Rr×r是已知的非负矩阵...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨浩月,张俊锋,李苗,刘来友,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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