综合利用水库的优化调度受多因素影响,如径流,水库特性、用水特性以及电站的机电特性等,其中径流的影响较大。本文采用马尔可夫单链弹性相关理论处理径流,以供水流量为决策变量,在考虑有效雨量的基础上建立了动态规划数学模型,编制了结构简明,功能完善,便于操作使用的大型优化调度计算程序,自动绘制出三维优化调度图,利用优化调度图进行综合利用水库调节计算,在几乎不增加投资的条件下,产生了巨大的经济效益。经实践证明,本方法准确可靠,适合于大、中、小型水库,也适合于平原水库、地下水库;更适合于我国北方水资源紧缺地区使用。1 采用离散的马尔可夫随机过程描述径流 用马尔可夫过程描述径流为了计算和应用的方便,将时间序列离散化(即分为若干时段:月),相邻时段存在着依赖关系,以水库来水的3个相邻时段t1、t2、t3间径流关系进行分析。用X1、X2、X3表示3个时段的径流,三者之间的相关情况可分为2种情况:(1)直接相关。即不管X2取值怎样(或不计X2取值的影响)的条件下,X1与X3相关,称为偏相关,其相关程度用相关系数表征,可用数量表示为γ13。(2)间接相关。即因存在着X1和X2、X2和X3之间的相邻时段相关关系,故X1的大小影响着X2的大小,从而又影响着X3的大小。这种相关是由中间量X2传递的,不是直接的,因此叫间接相关。 计算相应条件概率当一年分成K个时段(月),每个时段的径流以平均值来表示,记作QK(K=1,2,3,……,K)。应用相关理论分析,可以确定相邻时段径流QK,QK-1(如图1所示)的条件概率分布函QK,QK-1的条件概率分布函数示意 数F(QK/QK-1)。其条件概率分布是一个二维分布,用概率理论及水文统计原理来推 求径流的条件概率计算式。图1 相邻时段径流研究相邻时段的径流相关联系时,应用相关系数R及回归方程式求得(1)隔时段相关系数则为:(2)式中:Q1i,Q2i,Q3i为第i年相邻时段的实测径流值;为平均值;n为径流实测系列年数。本时段径流的相关关系,应用相关中的直线相关,以自回归线性公式来表示:(3)式中:σK,σK-1分别为时段tk,tk-1的径流均方差;R1为相邻时段径流之间的相关系数。相邻时段径流之间应用自回归线性相关时,其间隔时段的径流对回归线的偏离值即误差的分布,经刚性和弹性相关比较后,采用了弹性相关处理方法即偏态分布,按皮尔逊Ⅲ型曲线分布。相应于条件概率的流量QPK可由下式求得:(4)式中:条件变差系数,其中Cvk为变差系数。一年划分为K个时段,每个时段的径流划分为M级(即M个状态),则相邻时段的转移概率:Pkij(k=1,2,3,……,k;i,j=1,2,3,……,M)表示的含义是tk-1时段径流为状态i时,tk时段径流为状态j时的概率而矩阵(5)则表示tk-1时段到tk时段状态的转移概率矩阵,显然,这个矩阵的每行各非负元素之和为1,即:(6)为了计算Pkij转移概率的方便,取等分的10个概率5%,15%,……95%,这样转移概率的值都为,则相应的条件概率的流量Qpi由式(4)即可求得。2 动态规划动态规划法是美国数学家贝尔曼提出的,是一种研究多阶段决策过程的数学方法。近年来广泛应用于水资源规划管理领域中 动态规划数学模型把径流当作随机过程的水库优化调度图的计算是一个多阶段的随机决策过程。它的计算模型如下。(1)阶段:将水库调度图按月(或者旬)划分成12个相互关连的阶段(时段),以便求解(2)状态:因相邻两个阶段的入库平均流量Qt和Qt+1之间有相关关系,以面临时段初的库水位和本时段预报径流量Qt为状态变量St(Zt-1,Qt)(3)决策:在时段状态确定后,作一个相应的决定,即面临时段的供水量qt,同时确定了时段末水位,进行状态转移。水库水位分M级,故有M个状态转移,按法在决策域内优选,对每一个状态变量St要选择一最优供水量qt,St~qt关系曲线为时段t的调度线,决策域为(QDmin,t;Qxmax,t)对决策变量供水量qt进行所有状态优选计算时,还要进行库水位限制的检查判别,若时段末蓄水量V2大于允许的最高蓄水位或限制水位,则在水库蓄满前供水量仍按qt放水计算,当水库蓄满后则按入库水量供水。当入库水量大于电厂最大过水能力时,超过部分作为弃水(4)状态转移:水库状态和调度图形式有关,因考虑当时入库径流和短期径流因素,水库调度中将一年划分为K个时段,每个时段由时段初库水位Z初和时段流量Qt组成水库的运行状态,而每一种状态有一个相应的决策变量供水流量qt,用函数关系表示为:qt = q ( Z初 , Qt , tk )(7)tk为时段数,每一个决策就有一个相应的时段末库水位,水库进行了状态转移,若将水库的水位划分为Z级,径流划分为M级。一个时段的水库面临状态有Z×M种,全年水库运行状态有K×Z×M种,水库优化调度图就是对全年各种运行状态作出相应决策变量的关系图。由式(7)可知,当时段tk的初始库水位和径流量已定时,时段的最优决策供水量是一个定值,因而下一时段tK+1的初始库水位(即时段tk末的水位)也就是一个确定值。由于下一时段tK+1的径流不是一个确定值,而是依时段tK的径流Qt变化的随机值,其值由条件概率分布函数(弹性相关)决策。因此,水库在时段tK处于状态i,而时段tK+1处于状态j的状态转移概率为Pkij,则有,而矩阵Pk=(Pkij)则表示从时段tK到时段tK+1的水库状态转移概率矩阵,Pk完全由时段tK的调度方式和径流状态转移矩阵决定。经过多年运行后,水库的运行状态达到一个稳定的概率分布(5)效益函数:水库进行状态转移,伴随着产生了效益函数(包括了工业用水、生活用水、灌溉用水、发电用水及三个保证率)其中灌溉用水:因灌溉需水量每年、每月、每天都不相同,因此是随机变量,极难编制计算机程序计算,故首次引入《农田水利学》的“有效雨量”概念,使整个优化计算大大简化,完全解决了水量平衡问题,整个优化计算,水量平衡达到100%有效雨量的计算:从水库灌区试验站获取资料Mij即从1952~1999年历年(i=1952~1999,j为第i年各月(或旬))的灌溉定额(是由历年灌溉试验站实测作物需水量采用通用电算程序计算出的),而Mmax是48年中最枯水年的灌溉定额。Mmax-Mij=P0ij,i=1952,…,1999,j=1,…,12,逐一列表进行计算。把每年每月的有效雨量加到每年每月的来水量Qt中,因Mmax是常数,所以仅有随机变量Mij。其数学表达式如下:Cixj=Aixj-Bixj,即:(8)式中Cij为i年系列j时段(月)的有效雨量,aij为i年系列j时段农作物需水量(j可按日计算后归纳成各农作物生长期所需水量,再换算成月)。bij为i年系列j时段各类农作物综合灌溉水量。(6)目标函数:根据水库水资源不足的具体情况,拟定在满足生活用水和工业用水保证率的条件下,尽量满足农业用水。目标函数可表示为:满足用水量保证率条件下供水量最大。目标函数计算可用下列分段线性函数求得:f(st,qt)=qtQxmax≥qt≥Qxmin(9)f(st,qt)=qt+CA(qt-Qxmin)Qxmin≥qt≥QDminf(st,qt)=Qxmax+CE(qt-Qxmax)QDmax≥qt≥Qxmax式中:qt为水库供水量,QDmin为系统供水下限,即保证城市生活用水和工业用水的下限;Qxmin为农业保证供水量与QDmin之和;QDmax为电厂的最大过水能力;Qxmax为农业供水量上限与QDmin之和;CE为发电专用水量小于Qxmin时的折算系数,CA为供水量小于Qxmin时的折算系数,在计算中,可先任意假设CA、CE,CA、CE与Qxmin的保证率成正比。给定一个CA、CE就可递推得出一张优化调度图,用水库多年入库流量资料按调度图进行历时操作计算,若计算结果所得保证率低于要求的保证率,则修改CA、CE重新递推计算(一般递推2~3次即可),求得另一优化调度图,再进行历时操作,直至所得保证率符合要求为止。即经过试算选择满足保证率要求的CA、CE值。 动态规划递推方程 以qt为t阶段的决策变量,St(Zt-1,Qt)为t阶段的状态变量,则其逆时序动态规划最优递推方程为:Ft(St,qt)=max{ft(St,qt)+Ft+1(St+1)} qt∈Qt t=1,2,…,N(10)式中:Ft(St,qt)代表水库从时刻t处于状态St出发至水库运行终了时刻N(计算周期末)的目标函数值;ft(St,qt)代表时刻t水库处于状态St取供水量qt时面临时段效益期望值;Ft+1(St+1)代表水库从时刻t+1处于St+1(j状态)出发至时刻期间各时段均采用最优决策时所得的效益期望值;Qt表示计算中t时段所用的入库径流序列;pi,j为t时刻采取qt决策,系统由第t阶段的第i种状态St转移为第t+1阶段的第j种状态St+1时的条件概率,Ft+1相应St+1状态最优决策的效益。递推方程的约束条件如下:①库水位约束Vmin,t≤Vt≤Vmax,t,即各时段的库水位不低于死水位Vmin,t,也不能超过该时段允许的最高蓄水位Vmax,t。②水量平衡约束Vt+1=Vt+(Qt-qt)·Δt-yt-Et,式中Vt+1、Vt代表时段t末、初的蓄水量;Qt、qt代表t时段平均入库径流量和供水量;yt为弃水量,Et为水库蒸发渗漏损失。③供水约束和输水能力约束QDmax,t≥qt≥QDmin,t。t时段内供水量不能超过水轮机的最大过水能力QDmax,t,也不能小于下限QDmin, 动态规划递推计算 采取逆时序逐时段动态规划递推计算,即每时段对所有状态逐一地优选对应的最优决策。对时段的多个入库流量代表值所产生的效益期望值。优选方法采用法,规定搜索点为20个 优化调度图 Howard用Z变换方法证明式(10)随年数t增加计算是收敛的,进行递推计算采取逆时序递推,即从N时段开始递推到1时段,只要知道FN(SN)即可按式(10)递推计算。开始可取库水位(库容)~蓄水量关系曲线作为初始递推线FN(SN)。当对第一个时段的所有状态优选出最优决策后,即可往前递推一个时段。当第一年逐个时段全部递推计算完毕后,还要进行第二年周期的递推计算,是因为初始递推FN(SN)是任意假设的,故第一年周期递推所得的策略并非稳定的最优策略,必需继续递推至各时段的递推线均收敛为止,这时所得的策略才是稳定的最优策略。递推线收敛的准则是:前后两年周期中同一时段的递推线相差小于规定的相对误差ε即:|Ft(Si)n-Ft(Si)(n+1)|/Ft(Si)(n+1)≤ε(11)式中:Ft(Si)n代表第n年时段t递推线上相应于状态Si的未来效益值;Ft(Si)(n+1)则是第n+1年时段t递推线上同一状态Si相应的未来效益值,ε取。一般最多递推两年就可以收敛,即可得出12时段或36个时段(旬)的最优调度线。这时各时段的最优决策构成一个最优策略,即为优化调度图。显然,因考虑月(或旬)、相隔月(旬)的相关,即多用了一项概率预报,则相应增加了经济效益。由于采用了马尔可夫单链弹性相关理论对径流进行处理,使水库调度图从二维坐标变成三维坐标,形成空间水库优化调度图,再由调度图换成一组以Qt为参数的方程,递推线也由一条变成一组,即优化调度线由一条线变成一组,形成一族调度曲线图,为便于实际调度时使用。 动态规划计算程序 动态规划的计算是一个非常复杂的过程,不同的规划问题,要用不同的计算程序。我们根据最优化(opt)问题的数学模型[2],用VISUL C编制了计算程序,用递推方程找出最优解。该程序在PⅡ微机上调试成功,经实践证明其具有功能强大,使用方便,运行速度快等特点,并能自动绘出三维空间水库优化调度图及带有一组参数的调度曲线图。3 应用示例本方法已应用于山东沐浴、跋山和黄前等几个大中型水库,都取得理想效果。仅以沐浴水库多目标优化调度的应用情况来说明。沐浴水库位于山东省烟台地区莱阳市,控制流域面积455km2,总库容亿m3。兴利库容亿m3,年平均来水量6900万m3。水库每年向莱阳市供水多万m3,灌溉面积万hm2,水电站分东西电厂,装机容量共为1800kW,是一座具有灌溉、防洪、城市工业、生活供水、发电、养殖等综合利用的大型水利工程。如图2所示。在沐浴水库优化调度过程中,我们用马尔可夫单链弹性相关理论对径流进行处理,将供水流量作为决策条件,在引入有效雨量的基础上,采用优选迭代试算来满足3个保证率(生活用水保证率、工业用水保证率和灌溉用水保证率)的动态规划算法,协调了生活、工业、灌溉和发电之间的关系。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
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最全物流管理论文题目
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67、基于物理规划法的柔顺机构多目标拓扑优化研究
68、桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化
69、柱塞泵及管路流固耦合振动特性研究
70、非对称柱塞泵直驱挖掘机液压缸系统特性研究
71、波箔动压气体轴承承载特性的理论与实验研究
72、低温氦透平膨胀机中液体动静压轴承的承载特性研究
73、滚珠轴承支承高速电主轴热特性分析
74、基于许用压力角要求的共轭凸轮计算机辅助设计系统开发
75、圆筒涨圆机液压与电气控制系统的研究
76、再制造液压缸性能检测技术的研究
77、气动高压高速开关阀的设计与研究
78、四轮四向叉车非对称转向机构双目标优化研究
79、基于桁架结构的3D打印轻量化模型生成研究
80、无转速计阶比分析方法研究
81、非圆齿轮行星轮系传动性能分析
82、永磁同步电主轴机电耦联动力特性研究
83、气动柔性驱动器的位置控制研究
84、高速旋转接头试验台的研制
85、永磁同步电主轴电磁噪声影响因素研究
86、水泵转子静挠度检测系统的构建与实现
87、磁悬浮飞轮储能支承系统的控制策略研究
88、聚磁式永磁涡流耦合器的性能分析和测试
89、起重机用永磁同步电机的设计与研究
90、大型往复式迷宫压缩机气缸体关键部件受力分析
91、准双曲面锥齿轮实体建模与齿面接触分析
92、风机风量调节伺服缸试验系统设计及控制特性研究
93、大型往复式压缩机迷宫密封效果的影响因素分析
94、水泵轴向力测量装置现场静态标定系统设计
95、空压机用超超高效永磁同步电动机设计及铁耗研究
96、主动磁悬浮轴承及其控制方法研究
97、水泵转子径向跳动检测系统设计
98、板状超声物料输送装置的研究
99、钢制组合式路基箱力学性能研究
100、三种典型微细结构缺陷的试验研究
101、向心关节轴承摩擦磨损性能仿真及试验分析
102、离心压缩系统反转动力学特性研究与分析
103、计入弹性变形的复合材料水润滑轴承润滑特性的研究
104、气缸壁面温度预测研究
105、高速曳引界面的摩擦滑移实验方法研究
106、特征优化方法研究及其在轴承故障诊断中的应用
107、小型机械零件拣货系统改良设计研究
108、活塞式压缩机排气量测试系统的设计与开发
109、小型安全阀便携离线校验设备研制
110、轴流风机数值模拟的若干问题探讨
111、催化装置富气压缩机控制系统的设计与实现
112、变频电机拖动的变量柱塞泵液压动力系统特性研究
113、模具形线参数对厚壁封头成形的影响
114、条形砧旋转锻造封头的工艺研究
115、磁悬浮轴承-转子系统的运动稳定性与控制研究
116、两级行星齿轮减速器稳健设计方法的研究
117、机械产品原理方案优化建模与实现
118、错位码垛规划及其与码垛机器人控制融合的研究
119、3D打印技术中分层与路径规划算法的研究及实现
120、液压同步顶升系统设计及控制策略研究
121、机构可动性设计缺陷辨识模型与修复方法研究
122、码垛机器人控制系统的设计及实现
123、浮环轴承润滑特性研究
124、机械产品可持续改进研究设计
125、轮腿式轮椅传动机构的设计与仿真
126、低速叉车横置式转向电动轮设计与优化研究
127、面向机电系统运行状态监测的声源定位技术研究
128、摆线活齿传动齿形研究及仿真
129、旋转阀口试验台的研发及旋转阀口的仿真研究
130、水压阀口特性仿真研究
131、旋转式水压伺服阀的设计及研究
132、串联式混联机构的力学分析及动力学仿真
133、利用阳极键合封装MEMS器件所用离子导电聚合物开发
134、工业生产型立体仓库的设计与优化
135、九轴全地面起重机模糊PID电液控制转向系统分析
136、带式输送机多滚筒驱动功率平衡影响因素的分析与研究
137、折臂式随车起重机回转系统同步控制研究
138、九轴全地面起重机传动系统研究
139、桥式起重机安全监控与性能评估系统的研究与设计
140、大型磨机故障诊断方法的研究
141、水液压多功能试验台数据测控系统的研发
142、迷宫密封泄漏特性及新结构研究
143、组合型振荡浮子波能发电装置液压系统研究
144、机电一体化实训装置在中职教学中的应用研究
145、穿孔扭转微机械谐振器件的挤压膜阻尼机理与模型
146、双螺杆式空压机转子型线分析与加工优化
147、铸造起重机安全制动温度场热耦合及机构振动分析
148、渐变箍紧力作用的起重机卷筒结构分析与优化设计
149、汽车起重机动力、起升系统参数优化及节能分析
150、贝叶斯网络系统可靠性分析及故障诊断方法研究
151、圆锥破碎机止推盘磨损寿命预测及结构优化
152、喷油器火花塞护套成形工艺优化及模具分析
153、碟形砂轮磨削面齿轮加工技术及齿面误差生成规律研究
154、铝合金喷射沉积坯形状及组织控制
155、基于FACT理论的柔顺机构设计及其在振动切削方面的应用
156、高精度FA针摆传动尺寸链分析研究
157、水平带法兰阀体多向模锻工艺研究
158、并联机构的人机交互式装配实现及运动性能自动分析
159、铝合金薄壁件加工变形控制技术研究
160、三柱塞式连续型液压增压器的特性研究
161、液压泵新型补油装置研究
162、压力阀的新型阻尼调压装置研究
163、多轴电液转向系统优化设计
164、大型框架式液压机智能监控与维护系统设计
165、液压缸综合性能测试试验台机械结构及液控部分的设计与开发
166、考虑实际气体效应低速运转螺旋槽干气密封性能研究
167、液压型落地式风力发电机组主传动系统特性与稳速控制研究
168、装载机动臂液压缸可靠性研究
169、舰船稳定平台液压驱动单元控制及实验研究
170、单作用双泵双速马达专用换向阀设计与研究
171、二通插装式比例节流阀自抗扰控制方法研究
172、旋转机械状态趋势预测及故障诊断专家系统关键技术研究
173、阶梯滑动轴承油膜流态可视化试验装置设计与应用
174、大型平行轴斜齿轮减速器可靠性分析
175、曲沟球轴承的设计与试制
176、汇率波动对重庆市机电产品进出口贸易影响传导机制及对策研究
177、流体动压型机械密封开启过程的声发射特征监测研究
178、桥门式起重机蒙皮式主梁结构性能分析
179、螺纹插装比例流量控制阀的振动特性研究
180、农耕文化符号的转换和再利用
181、石墨烯作为润滑油添加剂在青铜织构表面的摩擦学行为研究
182、微粒子喷丸对螺纹紧固件抗松动性能影响研究
183、螺纹插装平衡阀结构和特性研究
184、机械密封端面接触状态监测技术研究
【拓展阅读】
工程机械基本介绍
工程机械是中国装备工业的重要组成部分。概括地说,凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备,称为工程机械。它主要用于交通运输建设,能源工业建设和生产、矿山等原材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。
在世界各国,对这个行业的称谓基本雷同,其中美国和英国称为建筑机械与设备,德国称为建筑机械与装置,俄罗斯称为建筑与筑路机械,日本称为建设机械。在中国部分产品也称为建设机械,而在机械系统根据国务院组建该行业批文时统称为工程机械,一直延续到现在。各国对该行业划定产品范围大致相同,中国工程机械与其他各国比较还增加了铁路线路工程机械、叉车与工业搬运车辆、装修机械、电梯、风动工具等行业。
工程机械论文框架
1 绪论
1-1 全球工程机械市场概况
1-2 中国工程机械市场概况
2 中国工程机械的格局
2-1 中国工程机械的发展历程
2-2 国内外并购整合概况
2-3 中国工程机械的发展成就
3 中国工程机械现状分析
3-1 中国工程机械的发展优势
3-2 中国工程机械发展的劣势
3-3 中国工程机械发展的机遇
3-4 中国工程机械发展面临的问题
4 中国工程机械未来发展的思考
4-1 发展思路
4-2 对策措施
4-3 发展预测
结束语
致谢
参考文献
80 浏览 3 回答
98 浏览 3 回答
126 浏览 3 回答
154 浏览 2 回答
256 浏览 2 回答
218 浏览 6 回答
351 浏览 5 回答
302 浏览 5 回答
199 浏览 2 回答
359 浏览 3 回答
225 浏览 3 回答
324 浏览 4 回答
206 浏览 3 回答
353 浏览 2 回答
183 浏览 3 回答