基于层次分析法的送水泵站运行优化new

《基于层次分析法的送水泵站运行优化new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn1基于层次分析法的送水泵站运行优化1123王朋涛，王圃，刘浩亮，魏旭升1.重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆（400045）；2.重庆市规划局,重庆（400020）3.遂宁市明星自来水公司，四川遂宁(629200)E-mail：WPU2120@sina.com，putao1108@qq.com摘要：利用层次分析法，在泵站优化控制最小轴功率法的基础上，求出了轴功率、变频器和电机能量损失、泵的开启次数在泵优化运行方案中的权重，选出合理的水泵运行组合方式，并应用于实际工程，产生了较好的节能效益。关键词：泵站优化；层次分析法；最小轴

2、功率法；遗传算法[1-6]目前，城市给水泵站优化控制建模的方法主要是轴功率法，即采用水泵特性曲线拟合方程式求得轴功率，并以此为最小目标函数优化求解。但在轴功率法中变频器和电机的能量损失没有被体现，而附加能量损失在系统轻载或低速段所占的比例是不容忽视的，在远离[6]工况点的高速段也有一定的影响。此外，实际工程中水泵开启切换次数对机器寿命的影响也应加以考虑。层次分析法通过应用数学方法将送水泵站运行优化的轴功率、变频器和电机能量损失、泵的开启次数有机地接合起来，根据需要考虑的因素以及它们之间的隶属关系，构造出一个层次分析的结构模型，统一进行优化处理而得到优化结果。1．层次分析法美国运筹学

3、家T.L.Saaty教授在20世纪70年代初提出了层次分析法（TheAnalytic[7-10]HierarchyProcess，简称AHP）。层次分析法的基本过程层次如下：(1)建立层次分析结构模型层次分析法模型的层次结构分成三类：第一类：最高层，又称目标层。这层只有一个元素，一般是决策问题的预定目标或理想结果。第二类：中间层，又称准则层。这一层可以有多个子层，每个子层可以有多个元素，它们包括所有为实现目标所涉及的中间环节。第三类：最底层，又称方案层。这一层的元素是为实现目标可供选择的各种措施、决策或方案。图1是一个典型的层次结构模型。1本课题得到建设部2001年科技项目（200

4、1-45）：山地城镇给水系统节能技术研究的资助。-1-http://www.paper.edu.cnAB1B2B3B4C1C2C3C4图1层次分析法结构示意图Figure1StructuraldisplayoftheAnalyticHierarchyProcess(2)构造两两比较判断矩阵及判断矩阵的一致性1.1比较判断矩阵层次分析法提出用两两比较的方式建立判断矩阵。设受上层元素z支配的m个元素为x1,x2,…,xm，对于i,j=1,2…,m,以aij表示xi与xj关于z的影响之比值。于是得到矩阵⎧a11a12?a1m⎫⎪⎪⎪a21a22?a2m⎪A=⎨⎬(1)@@@@⎪⎪⎪aa?

5、a⎪⎩m1m2mm⎭称A为x1,x2,…xm关于z两两比较的判断矩阵，简称判断矩阵。[7]为了便于操作，Satty提出了9标度法，9标度法的含义如表1所示。表1中的第2行描述的是从定性角度xi与xj相比较，关于重要程度的取值，第3行描述了介于每两种情况之间的取值。这样构造的判断矩阵A=(aij)n×n对于任意i，j＝1,2…,n，有aij>0；aaij=1/ji；a=1。ii表1使用9标度法表示aij取值Table1themethodtomeanaijwith9kindsofdegrees含义xi与xj同样重要xi比xj稍重要xi比xj重要xi比xj强烈重要xi比xj极重要aij取

6、值1357924681.2判断矩阵的一致性检验判断矩阵一致性检验的步骤如下：a.计算矩阵A的最大特征值λmax；b.求一致性指标（consistencyindex）：λ−nmaxC.I.=(2)n−1[7]c.查表求相应的平均随机一致性指标R.I.（randomindex）；-2-http://www.paper.edu.cne.计算一致性比率C.R.（ConsistencyRatio）C.I.C.R.=(3)R.I.f.判断。当C.R.<0.1时，认为判断矩阵A有满意一致性；否则，应考虑修正判断矩阵A。(3)单一准则下元素相对排序权重计算当一个递阶层次结构建立以后，需要确定一个上

7、层元素Z（除底层外）所支配的下一层若干元素x1，x2，…，xm关于这个z的排序权重。这些权重p1，p2，…，pm常常表示为百mp，且p=1。采用应用较广的特征根法[7]分数，即满足0≤j≤1∑j来求相对排序权重。j=1特征根的基本思想是，当矩阵A为一致性矩阵时，其特征根λ中最大特征λmax所对应的特征向量归一化后即为排序权向量。根据这个基本思想，求单一准则下元素相对排序权重的计算过程如下：第一步，得到单一准则下元素间两两比较判断矩阵A=(aij)n×n;T第二步，求A