基于模糊理论的城市配水系统SIMULINK仿真技术研究

论文摘要

城市配水系统是一个复杂开放系统,其受到多种模糊不确定因素的影响,如何准确地求解出各个时刻的供水流量和供水压力等主要参数,是实现供水系统优化调度的关键。近年来,鉴于模糊理论解决复杂系统问题的优势,其在配水管网中得到了广泛的应用,但是基于模糊理论的SIMULINK仿真技术研究较少。针对上述问题,本文介绍了模糊基本理论、模糊技术的开发应用、SIMULINK仿真的特点和SIMULINK模块的构建过程。在现有的模糊理论对配水系统研究的基础上,通过数学计算软件MATLAB的SIMULINK仿真功能,分别建立配水系统各个环节的仿真模块,最后应用实际运行数据对模型进行仿真检验,得到了较好的结果。首先,应用SIMULINK软件包建立了水量预测的模型,其中包括时间序列的SIMULINK模型、神经网络的SIMULINK模型和基于模糊理论的SIMULINK模型,然后应用这些模型对用水量进行了预测,预测结果较好,能够满足预测精度的要求;其次,应用SIMULINK软件包建立了管网工况SIMULINK仿真模型,并以实际运行的水厂供水量和压力监测点压力为数据库,仿真得到未来时刻各水厂出厂压力,取得了较好的仿真结果。其中,在应用SIMULINK仿真模块进行水量预测和工况模拟时,数据直接通过Excel数据表导入,在模块中也可直接调节参数,仿真结果通过示波器以波形形式输出,使得结果更加简单直观。研究应用表明,SIMULINK用于配水系统中的水量预测和工况模拟是切实可行的,满足精度的要求,充分利用了SIMULINK的可视化和可调节等优点。然后,在给定的软、硬件环境条件下完善了城市供水管理信息与专家决策支持系统,用以水量预测和管网工况模拟。首先,以Delphi作为窗口和面向对象的编程工具,负责界面的编排和连接;其次,以SQLServer2000为系统提供数据库服务;最后,以MATLAB作为数学工具为算法的实现提供保障。在开发决策支持系统过程中,引入了模糊模型进行预测和工况模拟,成功的建立了供水系统决策支持系统的模糊预测模块、模糊算法模块、模糊工况模拟模块和算法参数管理模块。这些模糊模块的加入使系统更加完善,实用性更强,预测和模拟结果更科学合理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 模糊理论在供水领域的应用
• 1.1.1 我国城市供水现状
• 1.1.2 模糊系统在供水运行管理中的应用
• 1.2 SIMULINK 在水系统领域的研究现状
• 1.3 本课题研究的目的、内容和意义
• 1.3.1 研究的目的和意义
• 1.3.2 研究的内容和关键问题
• 第二章 模糊基本理论及SIMULINK 简介
• 2.1 模糊基本理论
• 2.1.1 模糊数学产生和发展
• 2.1.2 模糊集和模糊逻辑系统
• 2.1.3 模糊技术的开发与应用
• 2.2 SIMULINK 简介
• 2.2.1 什么是SIMULINK
• 2.2.2 SIMULINK 模型特点
• 第三章 水量预测的SIMULINK 仿真
• 3.1 现有水量预测方法的介绍
• 3.2 SIMULINK 模型仿真过程简介
• 3.3 时间序列预测法的SIMULINK 仿真
• 3.3.1 时间序列预测法原理
• 3.3.2 时间序列预测法SIMULINK 模型的构建
• 3.3.3 时间序列预测法SIMULINK 仿真实例
• 3.4 神经网络预测法的SIMULINK 仿真
• 3.4.1 神经网络预测法原理
• 3.4.2 神经网络预测法SIMULINK 模型的构建
• 3.4.3 神经网络预测法SIMULINK 仿真实例
• 3.5 基于模糊理论的SIMULINK 仿真
• 3.5.1 基于模糊理论的预测方法原理
• 3.5.2 基于模糊理论预测方法SIMULINK 模型的构建
• 3.5.3 基于模糊理论预测法SIMULINK 仿真实例
• 3.6 本章小结
• 第四章 管网工作状况的SIMULINK 仿真
• 4.1 模糊理论在管网模型中的应用
• 4.2 模糊神经网络宏观模型的仿真
• 4.2.1 自适应神经网络模糊系统的设计
• 4.2.2 实例研究
• 第五章 决策支持系统研究
• 5.1 决策支持系统及其应用概述
• 5.1.1 决策支持系统的起源与发展
• 5.1.2 决策支持系统应用概述
• 5.2 城市供水管理信息与专家决策支持系统介绍及二次开发
• 5.2.1 系统介绍
• 5.2.2 二次开发模糊功能
• 5.3 系统实现及相关成果
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢