Материал: Модели управления функционированием систем подачи и распределения воды. Панов М.Я., Петров Ю.Ф

УДК 628.14 ББК 38.762 П165

Рецензенты:

В.В. Шитов, д-р тех. наук, проф. каф. промышленной энергетики Воронежской государственной технологической академии В.М. Попов,д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой электротехники,

теплотехники и гидравлики Воронежской государственной лесотехнической академии

Панов, М.Я.

Модели управления функционированием систем подачи П165

и распределения воды: монография /М.Я. Панов, Ю.Ф. Петров, В.И. Щербаков; Воронежский ГАСУ. – Воронеж, 2012. – 278 с.

В книге изложены теоретические основы и алгоритмические аспекты моделирования процесса управления функционированием систем подачи и распределения воды (СПРВ). В основу моделей оперативного управления положены результаты обобщения на гидравлические системы вариационных принципов аналитической механики и принципа Лежандра-Гаусса, с использованием системного (кибернетического) подхода.

Из теории автоматического регулирования и управления известны два фундаментальных принципа регулирования – по действующим возмущениям и по возникающей ошибке регулирования. В книге развивается последний принцип в применении к большим системам, каковыми являются СПРВ.

Издание предназначено для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области эксплуатации СПРВ, а также может быть полезно студентам, магистрантам и аспирантам, обучающимся по направлению "Строительство”.

Табл. 31. Ил. 44. Библиогр.: 77 назв.

УДК 628.14

ББК 38.762

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского ГАСУ

ISBN 978-5-89040-411-4 © Панов М.Я., Петров Ю.Ф.,

Щербаков В.И., 2012 © Воронежский ГАСУ, 2012

2

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………………..О

шибка! Закладка не определена.

Глава 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В СИСТЕМАХ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ………………………………………………………………………13

1.1.Формирование математических моделей потокораспределения на основе вариационных принципов аналитической механики………………………………………………..…13

1.2.Математическое моделирование невозмущенного стояния системы водоснабжения…. 21

1.3.Математическое моделирование возмущенного состояния системы водоснабжения…..29

1.4.Реструктуризация системы водоснабжения на основе модели возмущенного

состояния ………………………………………………………………………………….39

2.1.Инженерная постановка задачи управления системами водоснабжения…………………63

2.2.Формализация дроссельной характеристики в рамках прямого анализа системы водоснабжения…………………………………………………………………………….66

2.3.Синтез векторно-информационного пространства в области управления системами водоснабжении…………………………………………………………………………….77

2.4.Формирование модели управления системами водоснабжения на основе оптимизационного механизма обратной связи…………………………………………..84

2.5 Синтез дроссельных храктеристик по результатам моделирования процесса управления системами водоснабжения………………………………………………………………..96

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ОГРАНИЧЕНИЯМИ

ВФОРМЕ БАЛАНСОВ ВОДОПОТОКОВ ЧЕРЕЗ ЭНЕРГОУЗЛЫ………………………….104

3.1.Формирование целевой функции со второй формой функциональных ограничений…..104

3.2.Разработка модели управления системой водоснабжения на основе оптимизационного механизма обратной связи……………………………………………………………….111

3.3.Поиск на основе имитационного моделирования оптимальной структуры управления системами водоснабжения……………………………………………………………….116

3.4.Алгоритм идентификации гидравлических характеристик управляемых

дросселей на ветвях структурного графа абонентских подсистем………………..…..134

3

3.5.Приближенное решение задачи идентификации гидравлических характеристик управляемых дросселей………………………………………………………………….140

3.6.Структурная рационализация, на основе системного анализа, схемы управления системами водоснабжения……………………………………………………………….141

3.7.Системная рационализация модели оперативного управления СПРВ………………….147

3.8 Дроссельные характеристики систем водоснабжения с функциональными ограничениями процесса управления в форме балансов расходов через узлы………155

3.9. Моделирование цикла мероприятий по реструктуризации и восстановлению режима водопотребления системы водоснабжения……………………………………157

4.1.Формирование целевой функции с третьей формой функциональных ограничений…..162

4.2.Модель управления системой водоснабжения с третьей формой функциональных ограничений ЦФ………………………………………………………………………….165

4.3.Вычислительный эксперимент по оценке качества сходимости задачи

моделирования процесса управления системами водоснабжения с третьей формой ограничений ЦФ………………………………………………………………………….167

5.1. Постановка задачи управления функционированием водоподъемной станции на основе принципа регулирования по возмущению………………………………….190

5.2.Формирование модели управления функционированием ВПС на основе принципа регулирования по возмущению…………………………………………………………194

5.3.Линеаризация модели управления функционированием водоподъемной станции…….201

5.4.Метод и алгоритм реализации модели управления функционированием

водоподъемной станции на принципе регулирования по возмущению……….…….205

6.1.Постановка задачи управления функционированием ВПС на основе принципа регулирования по ошибке………………………………………………………………..208

6.2.Формирование модели управления водоподъемной станцией с системой

функциональных ограничений в форме баланса расходов водопотоков через сеть...213

6.3.Алгоритмические аспекты модели управления функционированием водоподъемной станции с ограничением в форме баланса расходов воды через сеть………………...223

6.4.Результаты численного моделирования процесса управления

функционированием водоподъемной станции с ограничением в форме баланса расходов воды через сеть………………………………………………………………...224

4

6.5. Формирование модели управления водоподъемной станцией с системой функциональных ограничений в форме баланса расходов водопотоков через узлы………………………………………………………………….230

5