基于模糊理论的城市供水系统运行管理研究

论文题目: 基于模糊理论的城市供水系统运行管理研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 环境工程

作者: 刘洪波

导师: 张宏伟

关键词: 城市供水,模糊理论,模糊神经网络,模糊调度,模糊决策,决策支持系统

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 城市供水系统是一大型非线性的复杂巨系统,在优化调度及决策过程中会不可避免地涉及到很多具有模糊性和不确定性的因素,而现有的研究方法包括调度决策方法在内均难以作到将这些不确定因素考虑到模型建模过程中,以至于无法从中概括出较为通用的有指导意义的结论,真正达到实用及优化调度的目的。因此本文利用模糊理论在处理一些非随机、不精确和不确定概念方面具有的独特优势,结合我国供水企业经营和管理的现状,在总结分析了包括作者在内的课题组多年来研究成果的基础上,首次系统地利用现代模糊理论和技术,在涉及城市供水调度的供水量预测、供水管网工作状态模拟、供水系统优化建模以及调度方案最优决策的各个环节进行了深入的分析和研究,为实现我国供水系统管理和决策的科学化开创了新的局面。本文在大量研究与分析城市供水系统用水量变化规律的基础上,创造性地提出了基于一般模糊逻辑系统和基于模糊聚类的自适应模糊神经网络的两种水量预测方法;同时通过对管网运行状态宏观模拟方法的分析和总结,成功的提出了基于减法聚类的管网宏观模拟的模糊神经网络方法,并采用科学计算软件Matlab编制了宏观模型的计算机建模和求解程序;在对以往供水优化调度模型系统总结的基础上,本文又提出了城市供水系统优化运行的模糊调度方法,该方法综合考虑了城市供水优化调度过程中的种种模糊因素,通过建立目标函数与约束条件的隶属度函数,利用动态规划方法求解,为优化模型的建立走出了一条新路;在决策方法研究方面,创新性地提出了适合城市供水系统调度的模糊决策方法,即模糊折衷型决策方法,该方法以模糊理想解,或模糊负理想解,或二者同时为参照基准,并采用海明距离的测度工具来度量决策方案与模糊理想解和模糊负理想解之间的差异;最后研究并开发了城市供水管理信息与专家决策支持系统,该系统利用系统工程、管理工程以及信息系统工程的理论和方法,首次采用统一建模语言,对已有的数据资料、模型和知识进行了二次开发,可大幅度缩短优化决策的时间。在整个研究的过程中,本文对每种方法均采用了大量的实例进行验证,结果表明,本文所提出的各种模糊技术和方法,不论在建模、求解速度还是计算精度上均好于以往方法。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 我国城市供水行业现状分析

1.1.1 供水现状

1.1.2 存在的问题

1.1.3 课题的提出

1.2 本文的研究内容与结构安排

1.2.1 研究目的和意义

1.2.2 研究课题的理论根据、主攻关键及独到之处

1.2.3 研究内容与技术路线

1.2.4 本文结构安排

第二章 模糊系统理论基础

2.1 模糊集

2.1.1 模糊集的表示——隶属度函数

2.1.2 模糊逻辑运算

2.1.3 If…then 规则

2.2 模糊推理系统(Fuzzy Inference Systems—FIS)

2.2.1 FIS 的基本结构

2.2.2 常用的 FIS 类型

2.2.3 模糊建模(Fuzzy Modeling)

2.3 FIS 及其在本专业领域的国内外研究状况

第三章 基于模糊理论的用水量预测方法研究

3.1 城市供水系统水量负荷预测方法概述

3.1.1 用水量预测的分类及影响因素分析

3.1.2 研究现状

3.1.3 各种方法的综合评述及存在的问题

3.2 基于模糊推理系统的用水量预测模型

3.2.1 预测原理

3.2.2 预测步骤

3.2.3 实例验证

3.2.4 小结

3.3 基于模糊聚类理论的用水量短期负荷预测方法

3.3.1 模糊聚类理论

3.3.2 模糊聚类预测方法

3.3.3 预测实例研究

3.3.4 小结

第四章 供水系统模糊优化调度模型的研究

4.1 概述

4.1.1 系统工程领域科研人员的研究成果

4.1.2 供水领域科研人员的研究成果

4.2 基于模糊神经网络的城市供水管网工作状态模拟方法的研究

4.2.1 供水管网 ANFIS 系统设计

4.2.2 实例仿真

4.3 供水模糊优化调度模型的研究

4.3.1 模糊优化调度的一般数学模型

4.3.2 供水系统模糊优化调度模型

4.4 本章小结

第五章 模糊决策

5.1 模糊决策基本概念

5.2 多属性决策基础知识

5.2.1 多属性决策的基本概念

5.2.2 属性指标的量化与转换

5.2.3 多属性决策的基本方法

5.3 模糊多属性决策基本原理

5.3.1 模糊多属性决策基本模型

5.3.2 定性、定量指标的处理

5.3.3 模糊多属性决策主要方法

5.3.4 结语

第六章 城市供水管理信息与专家决策支持系统研究

6.1 决策支持系统(DSS)概述

6.1.1 DSS 的产生和发展

6.1.2 DSS 分类及发展方向

6.1.3 DSS 的构成和结构

6.2 系统分析

6.2.1 系统目标

6.2.2 遵循扩展的RUP 开发过程的思想

6.2.3 系统需求

6.2.4 分析问题领域

6.2.5 系统决策过程分析

6.3 系统设计

6.3.1 系统的架构设计

6.3.2 系统总体结构设计

6.3.3 系统开发运行环境

6.3.4 数据库设计

6.3.5 模型库设计

第七章 结束语

7.1 主要工作与贡献

7.2 下一步研究方向

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

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• [6].城市供水系统的优化调度与智能控制研究[D]. 黄良沛.中南大学2005
• [7].供水管网科学调度决策支持系统理论和应用研究[D]. 王强.同济大学2006
• [8].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
• [9].城市供水管理信息工程研究[D]. 秦克景.天津大学2006
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