一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法。本发明专利技术具体实现步骤如下：步骤1、分析城市供水网络的基本结构关系，建立系统的状态空间模型；步骤2、设计加权矩阵的两种不同类型表示方法；步骤3、设计系统状态和控制输入的约束条件；步骤4、设计供水网络水罐水容积的分布式反馈控制器。本发明专利技术通过收集数据、建立模型、约束控制、最优控制和分布式状态反馈控制律设计等手段，确立了一种基于正系统模型的分布式预测控制策略，利用该方法可实现复杂供水管网水罐水容量的平稳控制，实现水的安全贮藏，防止水压过低或过高。

A Stationary Capacity Control Method for Water Supply Network Based on Distributed Optimizing Strategy

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法
本专利技术属于自动控制领域，是将正系统模型运用到水务管网的供水系统中，达到对水罐水量的平稳控制，实现水的安全贮藏，防止水压过低或饮水溢出，内容涉及分布式模型预测控制、优化控制、约束控制、控制律设计等技术，可用于城市复杂供水管网的水罐容量动态平稳控制等。
技术介绍
由于社会、经济和环境的影响，城市水务系统供水网络的可靠性越来越受到消费者的关注。为了响应可持续发展政策，水厂需利用有限的淡水资源，为日益增长的居民和工厂提供足量的、稳压的淡水服务，这一工程充满了巨大挑战和困难。针对供水中存在的难题，工程技术人员提供一些实用的控制方法，如采用复杂网络模型、自适应控制、预测控制技术等。但管理人员发现对水资源的合理分配与管理仍是一项繁重的工作，因此，发掘一种有效的建模及控制方法，仍然是技术人员研究的重点。在实际的水务网络中，工程人员都希望系统模型尽可能精确，能够真实地反应实际系统的运行特性，但详细的模型有可能造成建模的冗余，如在建模某一地区的人口、容器中水的体积、通信网络中数据包传输的数量等，很明显模型中的状态一直都是非负的，这种只考虑非负状态的系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法，包括如下步骤：步骤1、分析城市供水网络的基本结构关系，建立系统的状态空间模型；步骤2、设计加权矩阵的两种不同类型表示方法；步骤3、设计系统状态和控制输入的约束条件；步骤4、设计供水网络水罐水容积的分布式反馈控制器。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法，包括如下步骤：步骤1、分析城市供水网络的基本结构关系，建立系统的状态空间模型；步骤2、设计加权矩阵的两种不同类型表示方法；步骤3、设计系统状态和控制输入的约束条件；步骤4、设计供水网络水罐水容积的分布式反馈控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法，其特征在于步骤1具体如下：基于状态空间方法，构建下列时变离散方程：其中表示k时刻p节点网络中水罐水的体积，可用升表示，表示n维欧几里得向量空间，n为自然数，表示水罐的数量；分别表示k时刻p或q节点网络中操作水流的执行器阀门或抽水水泵开度，可用升每秒表示，其中N为正整数，表示总节点个数，mp表示p节点供水阀门或水泵的数目，m为整个水务网络所有水阀和水泵总数量；Ap(k),Bp(k)为k时刻p节点网络中加权矩阵，Bq(k)表示k时刻q节点网络中加权矩阵，这些加权矩阵可由安装在水罐中的容量测量传感器、安装在水阀或水泵上的流速表测得，其中表示n×m维实数矩阵空间。3.根据权利要求2所述的一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法，其特征在于步骤2具体如下：3.1区间不确定类型：其中，Ap,Bp和为已知矩阵，是传感器或流速表测量每时刻加权矩阵Ap(k),Bp(k)的上下界矩阵，并设计符号表示矩阵每个元素分量对应的大小关系；3.2多胞体不确定类型：对于任意的p＝1,2,...,N和l＝1,2,...,J,设计成立，λl为已知给定的一组非负实数，需满足即可，其中N,J为正整数，J表示顶点矩阵个数。4.根据权利要求3所述的一种基于分布式优化策略的供水管网容量平稳控制方法，其特征在于步骤3具体如下：||xp(k)||1≤δ,||up(k)||1≤η,其中δ＞0,η＞0是已知给定常量，根据水罐实际贮藏能力、阀门或水泵流速规格给定，||·||1表示标准的向量1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：周围，张俊锋，于丹，李士成，
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