基于可控性代理的饮用水管网质量感知水力控制
系统与控制
2025-07-21 v7 系统与控制
摘要
供水管网的运行旨在高效地为消费者输送足量的水，同时维持安全的饮用水水质（WQ）。然而，这一过程涉及水力动态与水质动态在这种复杂基础设施网络内时空演化的多尺度相互作用。虽然先前的研究已将水力优化问题和水质调控作为解耦或耦合问题处理，但它们常常忽略了基于控制理论的引导性解决方案。本文采用一种新颖的方法，从控制网络的角度研究水力动态与水质动态之间的耦合。我们提出了一个质量感知控制框架，该框架将水质可控性指标嵌入到网络级水泵调度问题中，承认系统水力对水质控制器行为的直接影响。我们研究了在不同网络规模和场景下，水泵控制能耗成本与水质性能之间的权衡。我们的结果展示了网络拓扑、水力约束和水质指标如何共同影响最优水泵调度，并相应地影响可达到的水质调控水平，为设计由相互依赖的动态所控制的水基础设施网络的高效控制策略提供了见解。
引用
@article{arxiv.2401.12214,
title = {Quality-Aware Hydraulic Control in Drinking Water Networks via Controllability Proxies},
author = {Salma M. Elsherif and Mohamad H. Kazma and Ahmad F. Taha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.12214},
year = {2025}
}