集中供热管网动态系统的分布式预测优化策略研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文集中供热管网动态系统的分布式预测优化策略研究论文作者：赵艳红学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：控制科学与工程指导教师：梁涛职称：教授DissertationSubmittedtoHeibeUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofControlScienceandEngineeringDISTRIBUTEDPREDICTIONANDOPTIMIZATIONSTRATEGYFORDYNAMICSYSTEMOFCENTRA

2、LHEATINGNETWORKByZhaoYanhongSupervisor:Prof.LiangTaoMay2015摘要集中供热节能环保，是城市建设发展的基础设施之一，目前供暖的主要形式，集中供热系统的好坏直接影响着人民生活质量的高低。而供热系统又是一个复杂多变量的大系统，这无疑加大了运行控制的难度。随着人们环保意识的增强和供热需求的提高，供热运行优化策略研究便提上日程，以更好的解决热力失调问题，提高供热品质。与此同时，为了提高企业效率和社会经济效益，采用现代化的技术手段，实现供热运行的综合化监控、管理、优化势在必

3、行。本文依据能量守恒定律和供热设备机理，推导出供热运行各组成部分物理模型，并采用最小二乘法结合实际响应曲线的方法对机理模型进行参数辨识，最终建立了供热质调节、量调节过程模型，实现了供热系统的动态建模。运行优化作为集中供热的热点问题在控制领域一直备受关注，合理可行的优化策略才能最大限度的发挥集中供热节能降耗的优点。本文在MATLAB环境下对供热运行过程的优化进行了探索，通过几种控制策略的仿真比较，结果显示分布式预测控制策略更有效。但耦合强弱不同时，基于纳什的分布式预测控制最优解并不一定收敛于帕累托最优解，所以，本文在合

4、作博弈论的基础上提出了分布式预测控制策略的改进算法，使得在不同耦合状况下，改进策略最优解收敛于集中控制最优解。MATLAB仿真结果表明，改进算法在迭代跟踪过程中表现出良好的控制性能。结合以上策略研究，提出了供热子系统分布式控制，全系统分散控制的供热运行调节方案，在降低集中控制在线实施计算量的同时，易于满足热用户自主调节的需求。为提高供热系统的自动化水平，增强优化策略的可操作性，最大限度的节能降耗，本文最后开发了供热监控优化系统软件。系统从界面设计、系统功能设计以及数据库设计三方面着手，实现了供热管网的实时监控、历史查

5、询、系统优化等功能，为供热运行系统的综合化操作和智能化管理奠定了基础。关键词：供热系统，预测控制，分布式，运行优化IABSTRACTCentralheatingsavesenergyandprotectsenvironment.Asthemainformofheatingatpresent,itisoneoftheinfrastructuresinurbanconstructiondevelopment.Centralheatingsystemwilldirectlyhaveanimpactonthelivingqu

6、alityofpeople.However,heatingsystemisalarge,complexandmultivariablesystem,whichundoubtedlyhasincreasedthedifficultyofoperationalcontrol.Withtheimprovementofpeople'sawarenessofenvironmentalprotectionandtheincreaseofheatingneeds,heatingoperationoptimizationstrate

7、gywasputontheagendatosolvetheproblemofheatmaladjustmentandimprovetheheatingquality.Atthesametime,inordertoenhanceenterpriseefficiencyandsocialandeconomicbenefits,itisimperativetorealizecomprehensivemonitoring,managementandoptimizationofheatingoperationbythemode

8、rntechnicalmeans.Inthispaper,thephysicalmodelsoftheeachpartoftheheatingoperationarederivedbasedonconservationlawofenergyandmechanismofheatingequipment.Themodelparametersarei