大型污水输送泵站的最优控制策略研究

论文摘要

本文以合流污水泵站(上海市污水治理二期工程M2泵站)为对象，针对泵站系统控制存在的问题，提出了一种全新的控制策略。污水泵站中的污水流量具有不确定性、滞后性和非线性等特点。本文以能耗最小和污染最小为系统控制目标，对整个泵站系统提出了智能控制排放污水流量的算法。通过分析污水泵站的运行工况，提出了一系列减少泵站能耗的方法，主要有降低扬程，设置变频泵进行调速运行，优化泵机组合等，重点研究了污水泵站中泵机变频调速的节能机理。针对上海市污水治理二期工程M2泵站提出了模糊控制器变频调速的控制策略，当中详细介绍了模糊控制器的设计并给出了一定的仿真结果。根据简单遗传算法的特点，提出了改进式遗传算法，并详细介绍了改进式遗传算法在泵站机组启停中的应用，根据仿真结果表明，使用改进式遗传算法来确定泵站机组的启停，在满足泵站流量约束条件下，能使得系统的能耗最小。最后给出了遗传算法控制泵站机组启停的方案及模糊控制器变频调速污水输送泵站的控制方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 综述
• 1.1 污水输送泵站系统简介
• 1.2 当前污水泵站系统控制中存在的问题及国内外研究技术现状
• 1.3 污水泵站管网系统最优控制策略
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 污水泵站运行工况分析及节能机理
• 2.1 污水输送泵站运行工况分析
• 2.2 污水泵站节能机理的研究
• 2.2.1 降低扬程，减少泵水耗能
• 2.2.2 设置变频泵，调速运行，提高运行效率
• 2.2.3 优化泵机组合
• 2.3 污水泵站泵机变频调速节能机理研究
• 2.4 泵站运行工艺的确定
• 2.4.1 最佳运行水位的选取
• 2.4.2 运行控制工艺的确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 模糊控制器的设计
• 3.1 模糊控制及模糊控制器
• 3.2 模糊控制器的设计方法
• 3.2.1 模糊控制器的结构设计
• 3.2.2 模糊控制规则的设计
• 3.3 双输入单输出模糊控制器设计
• 3.3.1 模糊控制器结构
• 3.3.2 精确量的模糊化
• 3.3.3 模糊控制规则的构成
• 3.3.4 输出信息的模糊判决
• 3.4 模糊控制器在污水泵站中的应用
• 3.4.1 最优水位的选取
• 3.4.2 模糊规则仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 遗传算法在污水输送泵站机组启停中的应用
• 4.1 遗传算法基本原理
• 4.1.1 基本遗传算法
• 4.1.2 选择（复制）操作
• 4.1.3 交叉操作
• 4.1.4 变异操作
• 4.2 遗传算法的改进
• 4.3 改进式遗传算法在泵机启停中的应用
• 4.3.1 参数编码
• 4.3.2 初始种群的生成
• 4.3.3 适应度函数的计算
• 4.4 遗传算法在泵机启停中的控制方案
• 4.5 改进式遗传算法在泵机机组启停中的仿真
• 4.6 本章小结
• 第5章 模糊控制器变频调速污水输送泵站控制策略
• 5.1 模糊控制器变频调速控制策略的建立
• 5.2 模糊控制器变频调速控制策略的具体应用
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 泵的特性曲线
• 附录B 遗传算法的主程序（MATLAB）
• 个人简历 在校期间发表的学术论文与研究成果