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基于模糊理论的城市配水系统SIMULINK仿真技术研究

张刚  
【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。


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