天然氣長輸管網(wǎng)優(yōu)化運行控制模型的研究

【摘要】：目前，天然氣管網(wǎng)運行優(yōu)化中采用的數(shù)學模型大多是通過對管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行方程的線性化或者利用差分法對偏微分方程的求解獲得，無法跟蹤管網(wǎng)參數(shù)的時變影響，求解速度不能滿足實時仿真的要求，并且管網(wǎng)優(yōu)化運行方案的實施需要引入控制理論的相關(guān)方法，而控制理論的實際應(yīng)用不能脫離被控對象的數(shù)學模型。因此，準確的動態(tài)特性模型對于天然氣管網(wǎng)的運行優(yōu)化具有比較重要的意義。 針對如何獲取天然氣管網(wǎng)動態(tài)運行數(shù)學模型的問題，通過對幾種建模方法的比較與分析，本文提出利用系統(tǒng)辨識技術(shù)建立天然氣長輸管網(wǎng)的動態(tài)運行特性模型，采用仿真軟件TGNET建立天然氣仿真管網(wǎng)，設(shè)計辨識輸入信號并進行動態(tài)仿真，選用最小二乘類方法進行模型的參數(shù)辨識計算，并綜合最終預報誤差準則等幾種結(jié)構(gòu)辨識方法對模型的階次和純時延加以確定，分別獲得了仿真的單管段管線、帶分支的多管段管線以及離心式壓縮機的動態(tài)運行特性數(shù)學模型。 在模型辨識的過程中，針對如何選取輸入輸出信號最優(yōu)采樣間隔的問題，本文根據(jù)復平面中辨識所得模型的特征值到原點的距離判斷采樣間隔的合理性，利用折半查找算法，設(shè)計了一種在給定范圍內(nèi)尋找系統(tǒng)辨識中最優(yōu)采樣間隔的方法。該方法可在辨識對象的特征值未知的條件下得到其輸入輸出信號采樣間隔的最優(yōu)值，使辨識所得模型的輸出誤差最小。 在模型的應(yīng)用方面，本文首先利用管網(wǎng)的動態(tài)模型分析了天然氣仿真管線的運行調(diào)度問題，得到了相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度方案；然后采用廣義預測控制方法研究了管網(wǎng)的優(yōu)化控制，并實現(xiàn)了仿真管線運行調(diào)度方案的實施；最后，本文提出了一種利用管道動態(tài)模型的階躍響應(yīng)曲線定性分析管道摩阻變化趨勢的方法，并通過仿真實驗驗證了該方法的有效性。 【關(guān)鍵詞】：天然氣管網(wǎng) 動態(tài)運行模型 系統(tǒng)辨識 采樣間隔 廣義預測控制
【學位授予單位】：中國石油大學（華東）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TE973
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 管網(wǎng)運行優(yōu)化的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 模型辨識的發(fā)展與研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 天然氣管網(wǎng)動態(tài)運行特性建模方法研究15-27
• 2.1 天然氣管道輸送基本理論15-17
• 2.1.1 輸氣管網(wǎng)的基本組成15
• 2.1.2 天然氣在管道中流動的基本方程15-17
• 2.2 數(shù)學模型及其建模方法17-18
• 2.3 天然氣管網(wǎng)動態(tài)運行特性機理建模18
• 2.4 天然氣管網(wǎng)動態(tài)運行特性模型辨識方法18-26
• 2.4.1 辨識問題的表示形式19
• 2.4.2 辨識的基本原理19-20
• 2.4.3 等價準則函數(shù)的選擇20-21
• 2.4.4 辨識算法的選擇21
• 2.4.5 最小二乘類算法21-24
• 2.4.6 辨識的基本步驟24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 天然氣管網(wǎng)動態(tài)運行特性模型辨識27-42
• 3.1 單根管段管線的動態(tài)運行特性模型辨識27-33
• 3.1.1 TGNET 仿真模型27-28
• 3.1.2 模型辨識輸入信號的設(shè)計28-29
• 3.1.3 模型辨識29-30
• 3.1.4 模型階次的確定30-31
• 3.1.5 模型的檢驗31-33
• 3.2 復雜管網(wǎng)的動態(tài)特性模型辨識33-39
• 3.2.1 TGNET 仿真模型33-35
• 3.2.2 多輸入多輸出系統(tǒng)的建模35-37
• 3.2.3 模型辨識37-38
• 3.2.4 模型的檢驗38-39
• 3.3 離心式壓縮機動態(tài)運行特性模型辨識39-41
• 3.3.1 離心式壓縮機的主要控制方式39
• 3.3.2 模型辨識39-41
• 3.3.3 模型的檢驗41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 系統(tǒng)辨識中采樣間隔的確定方法研究42-50
• 4.1 問題的提出42
• 4.2 采樣間隔合理性的判斷方法42-43
• 4.3 最優(yōu)采樣間隔選取方法43-45
• 4.4 給定模型的仿真研究45-49
• 4.4.1 辨識對象45-46
• 4.4.2 計算過程46-47
• 4.4.3 結(jié)果及分析47-49
• 4.5 天然氣管線動態(tài)模型辨識中采樣間隔的選取49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 第5章 天然氣管網(wǎng)動態(tài)特性模型的應(yīng)用研究50-61
• 5.1 天然氣管網(wǎng)的運行調(diào)度50-54
• 5.1.1 仿真管線的運行調(diào)度50-52
• 5.1.2 仿真計算過程52-54
• 5.2 天然氣管網(wǎng)的廣義預測控制54-57
• 5.2.1 廣義預測控制概述54-55
• 5.2.2 天然氣管網(wǎng)的廣義預測控制55-56
• 5.2.3 仿真實驗56-57
• 5.3 天然氣管道的摩阻檢測57-59
• 5.3.1 檢測方法58-59
• 5.3.2 仿真實驗59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士學位期間取得的學術(shù)成果67-68
• 致謝68

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

長寧輸氣管道系統(tǒng)運行的最優(yōu)化    梁立寧

多輸入多輸出熱工系統(tǒng)的辨識與建模研究    吳昊;余岳峰;徐星星;

天然氣壓縮機的控制設(shè)計    劉亮;

遺傳算法在非線性系統(tǒng)辨識中的應(yīng)用研究    徐麗娜,李琳琳

一種新型的自適應(yīng)廣義預測控制    金元郁;

系統(tǒng)辨識(1):辨識導引    丁鋒;

國內(nèi)外天然氣發(fā)展現(xiàn)狀及我國國際合作探討    劉然冰;

無壓氣站輸配氣管網(wǎng)方案優(yōu)化    鄭清高;趙明;常炳才;

中國天然氣資源分布特征與勘探方向    宋巖

中國天然氣產(chǎn)量發(fā)展趨勢與多元化供應(yīng)分析    邱中建,方輝

復參數(shù)最小二乘估計方法    崔博文,陳劍,陳心昭,任章

廣義最小二乘限定記憶參數(shù)辨識方法與仿真研究    魯照權(quán);俞宗嘉;胡金東;胡焱東;

改進的遺傳算法在城市污水處理廠區(qū)間數(shù)優(yōu)化設(shè)計模型中的應(yīng)用    蔣茹,曾光明,黃國和,謝更新,林玉鵬,秦肖生

模型結(jié)構(gòu)辨識的一種新方法    程志強,崔玉芳

水質(zhì)模型參數(shù)識別與驗證的探討    鄧義祥;鄭丙輝;雷坤;諸大宇;

板坯質(zhì)量模型和控制在不銹鋼分公司連鑄系統(tǒng)中的實現(xiàn)    蘇錦,袁集華

最小方差自適應(yīng)控制技術(shù)在并條機自調(diào)勻整系統(tǒng)中的應(yīng)用    陳國聰

催化裂化過程建模與穩(wěn)態(tài)優(yōu)化控制    馮明琴,孫政順

基于Matlab的離散模型參數(shù)識別    李潤求

非線性辨識、控制與混沌(英文)    侯媛彬,易繼鍇

基于系統(tǒng)辨識液壓變量泵的效率模型研究    李翔晟;

燃氣管道瞬態(tài)仿真的研究與應(yīng)用    高蘭周;

一種基于M序列的噪聲模型辨識方法    李會軍;王啟剛;季剛;馬增良;

一種新的里程計刻度因子在線辨識算法    張紅良;吳文啟;胡小平;

基于混合遺傳算法的連續(xù)系統(tǒng)參數(shù)辨識    侯志祥;

基于輸出快采樣數(shù)據(jù)的確定性系統(tǒng)最小二乘盲辨識方法    陳慧波;丁鋒;

凹版套色印刷系統(tǒng)的模型控制研究    鄧忠華;李曦;葉小萌;

兩種離散時變系統(tǒng)的迭代學習辨識算法    吳彭江;孫明軒;

基于時延在線檢測的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)狀態(tài)模糊估計    劉文斌;賴旭芝;吳敏;

基于HFC遺傳編程的隨機非線性系統(tǒng)辨識    袁曉磊;白焰;彭鋼;高志存;李鵬;馬瑞;

潛艇航行訓練模擬器模型簡化與參數(shù)優(yōu)化研究    朱怡

基于航海雷達的海浪遙測關(guān)鍵技術(shù)研究    唐艷紅

基于模型定階和信號消噪的海洋平臺結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別研究    包興先

多率多輸入系統(tǒng)的辨識    韓麗麗

非線性隨機系統(tǒng)的穩(wěn)定、鎮(zhèn)定與優(yōu)化    高京廣

燃燒誘發(fā)熱聲不穩(wěn)定特性及控制研究    李國能

高壓天然氣管網(wǎng)動態(tài)模擬與壅塞流動特性研究    劉慶堂

永磁同步電機的參數(shù)辨識及控制策略研究    王松

土木工程中的物理參數(shù)時域識別及地震動反演研究    王祥建

狀態(tài)空間模型辨識方法研究    衷路生

基于手機浮動車的高速公路交通流監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計    李超

基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究    陳少華

液體離心機控制方案設(shè)計與實現(xiàn)    王垚

基于PSO算法的氧樂果合成過程建模與控制研究    楊書顯

基于“最優(yōu)激勵軌跡”的工業(yè)機器人動力學參數(shù)辨識研究    婁玉冰

船舶縱橫搖和升沉運動預報方法研究    王允峰

基于Jerk模型的高機動目標跟蹤算法研究    魏紀鋒

連續(xù)系統(tǒng)模型參數(shù)直接辨識調(diào)制函數(shù)法中若干技術(shù)問題研究    韓艷艷

自治水下機器人動力學建模及參數(shù)辨識研究    袁偉杰

單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)建模與優(yōu)化及其對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響    朱澤磊

兩類熱工對象動態(tài)特性的通用辨識方法    許厚謙,姜桂珍,耿繼輝

我國未來油氣產(chǎn)儲量預測    張抗

中國油氣資源現(xiàn)狀及21世紀初期展望    趙復興

美國石油供需情況的演變及其對我國的啟示    于民

國外天然氣市場發(fā)展給我們的啟示    高壽柏

世界石油工業(yè)百年風云(之一)    王才良

從20世紀的發(fā)展看世界石油工業(yè)的趨勢和動向(上)    王才良

中國石油供需展望及對策建議    周鳳起

21世紀初期中國天然氣工業(yè)發(fā)展框架    張抗

土庫曼斯坦油氣發(fā)展前景    陳懷龍

井下防塵供水管網(wǎng)優(yōu)化探討    周如祿,魏德江,于遠成,王新建,張龍根

任樓煤礦井下生產(chǎn)供水管網(wǎng)優(yōu)化研究    劉少敏;

幾種預測技術(shù)在管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用研究    錢軍;董正遠;

煤礦井下供水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計    劉少敏;于宗保;

基于基因表達混亂遺傳算法的管網(wǎng)優(yōu)化的新方法    錢軍;趙莉;

基于枝解法退火遺傳算法的樹狀管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計    許文斌;王圃;何英;王穎;

風機選型及管網(wǎng)優(yōu)化布局淺析    孫勝

預測技術(shù)在管網(wǎng)優(yōu)化運行中的應(yīng)用現(xiàn)狀    代小華;崔重印;代治海;

海南煉化氫氣管網(wǎng)優(yōu)化探討    韓笑;

宏觀模型在管網(wǎng)優(yōu)化運行中的應(yīng)用    代小華;汪玉春;崔重印;代治海;楊斌;

小區(qū)污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的流速控制法    張聯(lián)民;

滴灌管網(wǎng)優(yōu)化研究現(xiàn)狀    張紅麗;方文熙;

宣鋼3#4#高爐能源介質(zhì)管網(wǎng)優(yōu)化運行及完善改造    全立新;黃曉東;寇小紅;

農(nóng)村飲水安全集中式供水工程管網(wǎng)優(yōu)化方法與應(yīng)用研究    王文芬

隨機規(guī)劃在輸水管及樹狀管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用    程小娟

改進遺傳算法在農(nóng)村供水管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用    朱紅蓮

模糊動態(tài)規(guī)劃在污水管網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用    郭維剛

紅梧山高效節(jié)水灌溉工程樹狀管網(wǎng)優(yōu)化研究    胡廷賢

城市污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計及其決策系統(tǒng)研究    陳勝兵

不同形狀地塊滴灌田間管網(wǎng)優(yōu)化研究    譚華

管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計算法與軟件研究    NGUYEN THI TINH

滴灌系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用研究    張華

基于Petri-Net的管網(wǎng)優(yōu)化綜合    馬大慶

丘陵山區(qū)重力式村鎮(zhèn)供水管網(wǎng)優(yōu)化及安全調(diào)控研究    張峰