文档介绍：杭州电子科技大学硕士学位论文

摘要
随着中的提高,不可避免伴随着工业废
水和生活污水量的增加,城市排水系统突显其重要性。
我国城市污水处理厂的发展很快,排放标准也日趋严格,为改善水环境起到关键作用。
但因污水处理是能源密集型的综合技术,一直以来,污水处理厂运行费用偏高,能耗大,一
定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设。提高污水处理厂处理能力,降低建设、运行费
用,已成为人们关注的焦点问题。
建造城市污水处理厂是解决污水问题最有效和最重要的措施,然而,在处理过程中,没
有太关注运行成本这一重要问题,造成很多污水厂运营成本过高。因此,如何降低费用、节
约成本,已成为一个重要的任务。
本文以污水管网为对象,提出了基于跳变系统的城市排水系统的水力学模型建模、控制
与泵站节能研究。以节能为系统控制目标,对管网进行流量控制。通过对区域污水流量控制
和污水泵站的调节,实现管网流量的自动调节,使水流最终达到一个平稳状态,实现节能效
果。
首先,根据水力学模型,建立以排水管网水流为对象,以流量为状态的城市排水水力学
状态空间模型;在此基础上,建立城市排水管网水流的马尔可夫跳变系统模型;并结合污水
处理厂对水流的工艺要求进行稳定性分析。
其次,在 Markov 水力学模型建立和结合污水处理厂对水流的工艺要求进行稳定性分析的
基础上,应用状态反馈控制来设计 H∞状态反馈控制器和输出反馈来设计输出反馈控制器,用
来控制水流的波动和流量,使流入污水厂的主管网的污水水量达到一个稳定状态,满足污水
厂的工艺要求,同时也达到节能目的。
最后,为实现进一步节能,对其运行状态进行分析。先分析了水泵节能的一般原理,通过
改变水泵工况点来改变流量或扬程,进而实现泵站节能;再是对水泵工况点分三种情况进行工
况分析,分析怎样调节水流使泵站运行在高效区;分析了扬程与能耗的关系,如何减少扬程
来节能;还分析了水泵运行效率,在调速运行状态下,如何使泵站运行在高效区,实现耗能
最少。

关键词:Markov 跳变系统,模型,稳定性,反馈控制,泵站节能
I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
With the development of economic, the country’s industrialization level and people's living
standards increase rapidly. Inevitably we are panied by the increased amount of industrial
wastewater and domestic sewage. Which highlight the importance of urban drainage systems.
The urban sewage treatment plant has developed rapidly, the requirements of emission
standards has also increasingly e stringent, which has played a key role to improve the water
environment. However, sewage treatment is an integrated energy-intensive technology, leading to
high sewage treatment plant operating costs and energy consumption. Which hinder the
construction of urban sewage treatment plants to a certain extent for some time now. It has e
people's concern to control the construction, operating costs to a minimum and enhancing the
handling capacity of sewage treatment plant.
The construction of urban sewage treatment plants is the most effective and most important
step to solve the sewage problems. However, we haven’t conc