基于預測控制方法的城市排水系統(tǒng)建模與控制研究的開題報告

基于預測控制方法的城市排水系統(tǒng)建模與控制研究的開題報告一、研究背景和研究意義城市排水是保障城市正常運轉(zhuǎn)的重要組成部分，涉及到城市排水系統(tǒng)的設計、建設、維護和管理等多個方面。然而，隨著城市化進程的不斷推進，城市排水系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)也越來越大，如排水管道老化、排水系統(tǒng)容量不足、城市內(nèi)澇等問題。因此，對城市排水系統(tǒng)進行建模和控制具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。目前，基于預測控制方法的城市排水系統(tǒng)控制研究是一個熱門的研究領域，可以有效地解決城市排水系統(tǒng)的問題。二、研究內(nèi)容和研究目標本論文的研究內(nèi)容主要包括兩個方面：城市排水系統(tǒng)的建模和基于預測控制方法的城市排水系統(tǒng)的控制。在城市排水系統(tǒng)的建模方面，本論文將選取現(xiàn)有的城市排水系統(tǒng)建模方法進行綜合分析，并在此基礎上提出一種新的城市排水系統(tǒng)建模方法。在該建模方法中，將對城市排水系統(tǒng)進行逐層分析，從整個系統(tǒng)到子系統(tǒng)、從子系統(tǒng)到單個結(jié)點，逐步建立數(shù)學模型并進行模擬驗證。在基于預測控制方法的城市排水系統(tǒng)控制方面，本論文將采用模型預測控制方法（MPC）進行控制，通過將MPC與城市排水系統(tǒng)相結(jié)合，設計出新的城市排水系統(tǒng)控制策略。同時，本論文還將針對城市排水系統(tǒng)中的典型問題，如流量突變、管道堵塞等問題，探討相應的控制方法，最終實現(xiàn)城市排水系統(tǒng)的高效控制。本論文的研究目標主要包括兩個方面：一是提出一種新的城市排水系統(tǒng)建模方法，通過實驗驗證其準確性和有效性；二是基于預測控制方法設計出新的城市排水系統(tǒng)控制策略，在實際控制中驗證其實用性和有效性。三、研究方法和研究步驟本論文將采用以下研究方法：1.文獻綜述法：對已有的城市排水系統(tǒng)建模和控制研究進行綜合分析，為研究提供理論基礎。2.建模法：選取現(xiàn)有的城市排水系統(tǒng)建模方法進行綜合分析，提出一種新的城市排水系統(tǒng)建模方法，并進行模擬驗證。3.模型預測控制法：采用模型預測控制方法進行城市排水系統(tǒng)的控制研究，探索城市排水系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略。4.實驗驗證法：設計實驗驗證城市排水系統(tǒng)建模方法和控制策略的準確性和有效性。本論文的研究步驟如下：1.文獻綜述，了解現(xiàn)有城市排水系統(tǒng)建模和控制研究的最新進展。2.城市排水系統(tǒng)建模方法研究，根據(jù)城市排水系統(tǒng)的特點，提出一種適用的建模方法，并進行模擬驗證。3.城市排水系統(tǒng)控制策略研究，通過MPC方法，提出城市排水系統(tǒng)控制策略，并進行實際控制，驗證其有效性。4.實驗驗證和數(shù)據(jù)分析，通過實驗驗證，探究城市排水系統(tǒng)建模方法和控制策略的可行性和實用性。四、研究預期結(jié)果本論文的研究預期結(jié)果如下：1.提出一種新的城市排水系統(tǒng)建模方法，能夠準確地反映城市排水系統(tǒng)的工作機理和特點。2.基于預測控制方法，設計出新的城市排水系統(tǒng)控制策略，提高城市排水系統(tǒng)的控制效率和穩(wěn)定性。3.實驗驗證城市排水系統(tǒng)建模方法和控制策略的有效性和實用性，為城市排水系統(tǒng)的優(yōu)化控制提供理論和實踐指導。五、論文框架本論文的主要章節(jié)和內(nèi)容如下：第一章：緒論1.1研究背景和研究意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.3研究內(nèi)容和研究目標1.4研究方法和研究步驟1.5論文框架第二章：城市排水系統(tǒng)建模方法研究2.1城市排水系統(tǒng)的特點和工作機理2.2城市排水系統(tǒng)建模的常用方法2.3提出一種新的城市排水系統(tǒng)建模方法2.4模擬驗證城市排水系統(tǒng)建模的準確性和有效性第三章：城市排水系統(tǒng)控制策略研究3.1針對城市排水系統(tǒng)的典型問題，提出相應的控制策略3.2采用模型預測控制方法進行城市排水系統(tǒng)的優(yōu)化控制3.3實際控制城市排水系統(tǒng)，驗證控制策略的有效性和實用性第四章：實驗驗證和數(shù)據(jù)