变频驱动油田往复式注水泵站最小轴功率优化控制

利用最优化原理与方法结合变频调速技术实现注水泵站效率优化控制，以满足油田生产节能降耗的需要。在详细分析往复式柱塞泵性能和注水管网特性的基础上，建立了注水管网数学模型，提出了往复式注水泵站最小轴功率效率优化问题模型。利用枚法和Wolfe简约梯度法对效率优化模型进行了求解，得到理想的开泵给合w和调速比k。MATLAB实验仿真证明了该方法的有效性。新优化控制策略已在某注水泵站投入使用。与常用的变频驱动恒压注水 站相比，节电率可提高12％以上。     

网中水塔树状给水管网优化设计

在考虑了二级泵站分级供水的基础上，把整个管网系统作为一个整体，根据水塔在管网中的位置，分别建立了两类网中水塔树状给水管网优化设计的数学模型。应用所提出的优化模型，在保证管网各节点流量压力条件下，可确定管段尺寸，水塔高度及泵站扬程最优值，使管网系统年费用最低。由于优化模型为线性规划模型，便于计算机求解。这一方法也可推广应用到网前和对置水塔树状给水管网系统的优化设计中去.     

基于遗传算法供水系统优化调度模型

研究了含有调速泵的供水系统直接优化调度问题.根据给水系统的网络特性,以测压点压力宏观模型、水源供水量和水源供水水头之间的关系模型替代复杂的管网水力平衡方程,并以每一泵站每时段应有水泵运行求得的出水量和管网求得的需水量相等的条件建立了混合泵站供水系统的直接优化调度模型.利用遗传算法对直接优化调度模型进行求解,提出了对各种约束条件处理的方法,针对遗传算法容易早熟等的不足,综合采用遗传算法和模拟退火技术以及自适应交叉和变异率的方法.最后算例计算表明该算法具有较强的适用性.     

梯级泵站输水系统运行效率优化模型

大型梯级泵站输水工程是由泵站、拦污栅和渠段等设备、设施组成的复杂系统. 梯级泵站输水系统运行效率是反映系统运行状态的重要指标,也是影响输水费用的主要因素. 针对梯级泵站输水系统运行效率影响因素进行分析,提出梯级泵站输水系统运行效率指标体系及函数表达式,在此基础上建立系统运行效率优化模型,以各影响因素为决策变量,寻求梯级泵站输水系统最优运行效率,以及对应的梯级间水力优化运行方案和各级泵站优化运行方案. 以南水北调东线韩庄运河输水工程为应用实例,优化结果表明,该优化模型能够有效提高系统运行效率,可为梯级泵站输水系统经济运行提供技术支撑.     

基于智能算法的多水源泵站在线优化控制技术

在供水系统实际运行过程中,调度人员往往根据实际需求,在当前水泵运行状态的基础上开启或关闭一台水泵,以调节管网中的压力和流量.人工经验的调度方式难以充分反映并结合管网中压力、流量的变化及实际需求,进而及时作出科学决策.针对此问题,提出了多水源泵站在线优化控制技术,建立了基于直接优化调度方法的在线优化控制模型,采用智能优化算法进行了求解,并确立了四项方案评价指标对在线优化控制方案进行评价.将所建立的模型,应用于南方城市供水系统在线优化控制中,验证了其实用性,并编制了相应的计算程序软件.     

环状给水管网优化设计的一种综合方法

提出了一种环状给水管网优化设计的综合方法.这一方法以环状管网年费用(或投资)最小为目标函数,将二次正交旋转回归设计、二次规划和线性规划有机的结合在一起,较好的解决了环状管网的优化设计计算问题.在这一方法中,用二次正交旋转回归设计确定环状管网管段流量分配方案,用线性规划模型计算每一流量分配方案管网的年费用,建立管网的管段流量与年费用之间的二次多元回归方程;以这个二次多元回归方程为目标函数,用二次规划方法确定管网的管段流量分配最优方案;根据最优流量分配方案,用线性规划模型确定管网的最优设计方案.算例表明这一方法是可行的,可用于单水源泵站加压管网和重力管网的优化设计.     

树状管网布置与管径同步优化方法研究

针对过去树状管网优化中将管网和管径分步研究,难以实现同步优化的问题,以投资最小为目标,研究了树状管网布置与管径同步优化遗传算法整数编码方法和不同管网布置下水流路径自动识别和压力、流速等约束条件自动计算方法,建立了基于整数遗传算法的树状管网布置与管径同步优化模型.实例研究表明,该方法能将设计经验融合到管网优化之中,可克服传统分步优化方法不易得到全局最优解的缺陷,能快速求解符合工程实际的树状管网布置和管径同步优化方案.同时该方法对其它领域最小生成树问题求解有一定借鉴作用.     

基于污染物侵入模拟的供水管网水质监测点优化选址方法

提出了突发或者蓄意污染情况下供水管网水质监测点优化选址的最大覆盖选址模型.结合一管网算例,利用EPANET2软件模拟扩展周期非稳态水力水质条件下管网节点污染物浓度变化情况,由此得到各个节点被注入污染物后,监测点监测到污染物浓度时不同用户节点对外供出的污染水体体积.同时提出基本粒子群优化算法与遗传算法交叉、变异算子相结合的整数编码的混合粒子群优化算法来求解该选址模型,并编制了相应的C 程序.提出的优化模型与求解算法对管网水质监测点的优化选址具有一定的参考作用.     

组合工况下供水管网的智能优化设计

基于遗传算法,首次同时考虑最高时、事故时、消防时多个供水工况,建立供水管网管径组合优化设计模型,采用C++平台实现了优化算法,通过实例应用证明,与传统的单工况优化及先单工况优化,再进行多工况校核的方法相比,计算效率有明显提高,特别是针对大规模复杂供水管网的改扩建问题,经济效益明显.     

增量模型控制压力恒定的多源供水实时调度

针对多水源供水管网系统参数多及变量间存在耦合,难以实现合理实时调度而导致水压多变等问题,提出一种基于增量模型控制压力恒定的多源供水管网系统优化调度策略. 依据用户流量参数预测建立增量模型,以分界监控点压力参数恒定为目标函数推导多水源调度策略,并调节机泵输出压力,机泵启停状态及变频机泵转速为优化决策变量. 鉴于供水系统模型的非线性和混合变量的耦合性,采用蚁群算法进行优化,引进扰动因子并修正搜索转移步长和动态挥发系数来提高全局寻优能力. 算例仿真表明,该模型和方法可快速找到优化调度的最优解,跟踪流量变化和保持监测控制节点实时压力恒定的效果好,为多水源的实时协调调度提供了好的基础.     

抽油机井生产过程仿真方法的研究

针对游梁式抽油机井的生产过程建立了以机械效率为目标函数对抽汲参数和下泵深度进行优化的数学模型，并以现场数据进行了仿真研究，结果表明，该模型对实际生产具有很好的指导作用。     

供水管网爆管故障诊断的PSO-SVM方法

根据供水管网的实际水压监测数据, 采用粒子群算法优化反演管道的海曾-威廉斯系数, 并通过在管道中间加入虚节点来模拟爆管故障, 进而基于节点水压法建立了管网在爆管故障情况下的水力计算模型. 由计算模型计算出一组不同爆点、不同爆管程度组合下的监测点处的水压值, 以此反向训练支持向量机(SVM)模型, 并通过粒子群算法(PSO)对优化支持向量机模型的核参数, 建立了基于PSO-SVM方法的供水管网爆管诊断模型. 最后, 通过一个供水管网的室内实验模型验证了上述诊断模型的有效性.     

基于二分图的城市公交网络拓扑性质研究

以北京市公交系统为例,用二分图模型对其进行描述,分别构建出公交站点网络和公交线路网络,对二分图、公交站点网络和公交线路网络进行了度的分布、集聚系数以及平均路径长度等拓扑参数的计算,并与规则网络和随机网络进行了比较,发现北京市公交系统具有"小世界"网络的性质.最后深入地研究了公交线路网络与公交站点网络拓扑参数形成的机理.     

卫星数据传输全流程调度及优化算法

卫星数据传输过程包括两个环节:一是卫星到地面站的星地传输环节,二是地面站到数据中心的地面传输环节。卫星数据的传输问题即合理分配地面接收资源和数据传输链路资源,高效传输卫星数据。以在最短时间内获取卫星数据为目标,建立了包含星地传输和地面传输两个环节的全局调度优化模型,包括星地传输过程中的冲突消解模型和地面传输过程中数据传输模型。利用成像软件生成不同规模的调度任务,采用动态规划和遗传算法的混合算法求解。实验结果表明,与传统调度将两个环节分开优化相比,所提的全局优化能够明显缩短卫星数据传输总时间。     

基于改进注水算法的离散车间任务分配问题研究

针对离散车间实时动态任务分配结果欠理想的问题,提出了改进的注水算法。该算法加入了加工速率和费用因子,协调了加工速率和费用以及加工工件之间的关系,实现了不同代价的工件分配,对分配结果进行了调整,满足了离散分配的要求。改进的注水算法能够对临时新增的工件进行实时动态的分配。提出的算法与匈牙利算法、两阶段优化方法以及注水算法进行了对比,实验结果表明,改进的注水算法在加工时间和加工费用上具有一定的优势,其运算复杂度仅与加工中心的数量有关。