天然气网络瞬态流的最优控制
最优化与控制
2015-09-15 v2 流体动力学
摘要
我们勾勒了一种新的控制系统模型，用于描述可压缩气体在大规模管道网络中流动的分布式动力学，该网络具有时变的注入、抽取以及压缩机与调节阀的控制作用。管道上的气体动力学偏微分方程与节点处的边界条件，利用集总单元简化为使用图论符号以向量-矩阵形式表达的稀疏非线性常微分方程系统。我们将此系统称为降阶网络流（RNF）模型，它是气体流动偏微分方程的一致离散化。RNF构成了具有已知时变抽取与注入以及全网气压限制的管道系统最优控制问题的动态约束。目标包括经济瞬态压缩（ETC）与最小减载（MLS），分别涉及最小化压缩成本，或若不可行则最小化未满足的配送量。这些连续泛函优化问题利用Legendre-Gauss-Lobatto (LGL) 伪谱配置格式逼近，得到一系列非线性规划，其解随离散细化逼近最优值。在一个示例天然气传输网络上的时变情景仿真与优化，展示了相较假设稳态行为的方法在安全性与效率上的收益。
引用
@article{arxiv.1504.02505,
title = {Optimal Control of Transient Flow in Natural Gas Networks},
author = {Anatoly Zlotnik and Michael Chertkov and Scott Backhaus},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.02505},
year = {2015}
}