流域水量調度自適應模型研究

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【摘要】自適應控制，指的是具有一定程度不確定性的系統，自適應控制是一種基于數學模型的控制方法。流域水量調度利用自適應模型，可以依據輸入對象輸出數據，對模型參數不斷進行辨識，對流域水量調度規劃具有十分可靠的參考作用。本文主要從自適應模型的原理出發，對流域水量調度自適應模型進行深入研究，為我國流域水量調度提供科學的理論依據。

【關鍵詞】水量調度；自適應模型

前言

近年來，我國跨流域水資源調度工程建設規模越來越大，也成為協調南北水資源、促進區域經濟協調發展的有效途徑。例如，著名的南水北調工程，就是將漢江流域豐沛的說資源抽調一部分輸送到西北和華北地區，緩解西北地區和華北地區的干旱，促進西北和華北地區經濟發展。類似于南水北調的跨流域水利工程，主要目的是促進中國南北經濟、社會與人口、資源以及環境協調發展。而在流域水量調度中，根據來水和用水的隨機性特點，采用自適應控制理論進行分析，可以水量調度的合理性，對實現流域水量調度的最終目標具有非常重要的作用。因此，當前跨流域水利工程建設中，實現流域水量調度，為了確保流域水量調度的合理性，就需要通過科學的自適應模型進行深入分析，只有這樣才能為國流域水量調度提供科學的理論依據。

一、自適應控制理論的基本原理

自適應控制研究的具有一定程度不確定性的系統，而在研究中出現的不確定性，主要指的是研究對象的及其環境的數學模型的不確定，主要是因為研究對象及其環境中包含有未知因素和隨機因素。所以，自適應控制就是對這些不確定性進行分析，從而為研究對象目標的實現提供充分的保障。隨著自適應控制理論的深入研究，在自適應控制應用方面取得了一定的成就，自適應控制器的出現并成功應用于城市供水系統中。例如，在2001年就實現了對自適應控制器的應用，將離散時間自適應控制器應用于城市淡水系統中，通過控制抽水量調度水量的消費，利用可以輸入輸出的系統控制模型，并通過相應的計算方法對模型參數進行計算，從而實現自適應控制器實際應用的重要目的。

將自適應控制系統應用于取水系統或供水系統中，需要對系統狀態、參數以及性能進行不斷的測量，確保系統參數的準確性，為系統安全運行、充分發揮重要作用提供充分的保障。在確定系統狀態、性能以及參數之后，需要將系統當前的運行指標與期望指標進行比較，從而做出科學的決策，將這個決策實際應用于水量調度中，就可以有效改變自適應控制器的相應參數，并根據自適應規律改變對系統的控制作用，從而確保系統運行狀態最優，真正實現水量調度的重要目標。

在水量調度中，水庫是可調系統，已知條件是前期來水，未知的條件是后期來水，被控對象指的是下游河段及其引水口，控制量主要包括上一斷面來水、下一斷面泄水量，在建立自適應模型的時候，對這些因素進行不斷的比較，做出科學的決策，根據實際情況不斷調整分水指標和水庫下泄水量，只有這樣才能實現流域水量調度的重要目標。

二、流域水量調度自適應模型建立分析

（一）劃分系統

建立流域水量調度自適應模型，必須根據數學模型的需要找出相關模型參數，明確模型水量調度的目標，只有這樣才能確保自適應模型的科學性。建立流域水量調度自適應模型前，需要根據自適應控制理論，對流域進行劃分，將其劃分為數個可以進行調節的系統，且根據每一個系統的引退水和區間入流情況，以及流域中的調度控制區，劃分具體的來水節點、引水節點、退水節點以及控制斷面節點等，為建立水量調度自適應模型提供科學的理論依據。

（二）明確系統控制參數

水量調度自適應模型建設中，系統控制參數主要包括斷面流量、水庫泄流。其中，對于斷面流量的約束，可以對重要水文斷面的流量過程進行控制，使斷面流量始終在控制線以上。而對于水庫泄流的約束，主要是指對水庫泄流量的控制，確保水量調度合理性。

（三）模型誤差分析

水量調度中建立自適應模型，利用自適應模型對水量調度中的不確定因素進行分析，也需要對模型存在的誤差進行分析，只有這樣才能確保自適應模型的有效性。確保自適應模型可以充分發揮重要作用，為水量調度提供科學的理論依據。通過對流量調度自適應模型的分析，可以發現數學模型中出現誤差的往往是跟蹤位置時的軌跡誤差，對于軌跡誤差可以用數學表達式表示為E（k）=[e（k-1）e（k）e（k+1）]，當E（k）的值趨于零的時候，就說明跟蹤位置的誤差趨于零，實現系統運動實際軌跡與目標軌跡的重合，確保自適應模型的可參考性。

結論：

自適應調度指的是根據水量調度問題的特點，選定一個年度作為調度年。觀察在這個調度年中，隨著時間的推移，系統控制參數從全部未知到部分未知，促使確定信息不斷增加，針對這一過程建立的水量調度自適應模型。最終通過對自適應模型的不斷修正，確保水量調度具有合理性，使得水量調度方案符合實際情況，從而實現流域水量調度的重要目標。

總之，自適應模型應用于流域水量調度中具有十分重要的現實意義。尤其是隨著我國跨流域水利工程的建設，跨流域水量調度基本成為我國解決南北水資源不平衡問題的主要措施，只有通過水資源調度使用，最大限度確保南北水資源平衡，才能促進區域經濟協調發展，實現水資源平衡的重要目標。而在流域水量調度過程中，存在非常多的不確定因素，這些不確定因素的存在不利于水量調度的合理性，為了明確這些不確定因素，就需要充分發揮出自適應控制理論的重要作用，通過自適應模型對不確定因素進行分析，使不確定因素逐漸變為確定因素，在確定因素的指導下制定科學的流域水量調度規劃，才能確保水量調度方案最優。

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