控制非线性多物种水质动态的综合性框架
系统与控制
2024-01-24 v3 系统与控制
最优化与控制
摘要
追踪供水管网中消毒剂（如氯）与污染物的演化需求解一维平流-反应（AR）偏微分方程（PDEs）。由于许多场景下无解析解，数值解需要高分辨率的时间与空间离散，导致模型维数巨大。这增加了水质控制问题的复杂性。此外，考虑多物种水质动态而非单物种动态，可在异常危险条件（如污染事件）下更准确地描述反应动态。然而，这些动态为模型引入了非线性反应表述。为此，在具有高计算负担的不同规模网络中，实时求解非线性一维 AR PDEs 对实现监测与控制目标至关重要。本工作中，我们提出一种新颖综合性框架，通过引入不同方法将模型降阶（MOR）算法应用于非线性系统，继而采用基于先进模型的实时水质调节算法，以在多物种动态下维持供水管网中理想的消毒剂水平，从而克服大维数问题。该框架的性能通过广泛场景下的严格数值案例研究得到验证，展示了在此类条件下调控水质所面临的挑战。
引用
@article{arxiv.2302.10104,
title = {Comprehensive Framework for Controlling Nonlinear Multi-Species Water Quality Dynamics},
author = {Salma M. Elsherif and Ahmad F. Taha and Ahmed A. Abokifa and Lina Sela},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.10104},
year = {2024}
}