城市安全排水是一项重要国家战略和重大民生工程。由于系统的高度复杂性，运行环境的高度不确定性，以及要求的高标准性，保证其在任何情况下安全、节能和高效运行，非常具有挑战性。本课题针对我国城市排水的迫切需求，开展城市排水管网系统优化运行与控制的理论、方法、技术与应用研究。内容包括：研究水力学、拓扑演变等特性，提出结合数据的水力学建模方法，建立城市排水管网系统不确定水力学动态模型；研究重力流状况下水流状态影响排水问题，提出管网排水的水流态势概念，提出多源信息融合水流态势估计方法，建立不确定分布式多源异类信息融合理论和方法；研究日常和危急情况下，防止污水溢出、防涝等安全排放机理，提出典型危险态势安全运行和控制的理论、方法和技术；研究系统能耗、污水溢流量、排放效率等综合优化问题，提出城市排水管网系统安全、节能和高效综合优化和控制的理论和方法。最后以实际系统数据实验验证，并在杭州市排水管网系统运行。

本课题针对我国城市排水的迫切需求，开展城市排水管网系统优化运行与控制的理论、方法、技术与应用研究。基于复杂网络系统与图论的理论，研究了管网的拓扑结构对系统性能的影响，给出了一种快速确定系统关键节点的方案，为管网的设计与优化控制奠定了基础。提出了基于DS证据理论和反馈融合技术的反馈式态势估计方法，建立了城市排水管网水流态势图，实现了水流态势的评估。研究了排水管网的智能防外破检测问题，基于卷积神经网络和超限学习理论，提高了管网系统防外破预警系统的准确性与稳定性。研究了管网系统的综合优化运行控制问题，提出了重复预测控制和2D迭代学习预测控制算法，并改进了拟等效集结预测控制和衰减集结预测控制策略，有效解决了复杂大系统的高维性带来的计算困难问题。在理论研究的基础上，开发了排水系统的信息采集与优化调度系统，提升了城市水务系统运行效率。 本项目发表了高水平的国际期刊论文和国际会议论文108篇，其中IEEE/IFAC等重要杂志和会议30篇。申请发明专利32项，其中授权10项，取得软件著作权12项，出版专著1本。培养博士研究生9 名，硕士研究生36名，国家杰出青年1人，入选国家百千万人才计划1人，长江学者青年学者1人，浙江省杰出青年2人，浙江省151人才2人，浙江省万人领军人才2人。获浙江省自然科学一等奖1项，浙江省科技进步二等奖1项。 2100433B

本书系统地介绍了机械优化设计的常用方法及最新的研究成果，包括多目标优化、非线性规划的灵敏度分析、模糊优化、可靠性优化、工程随机变量优化、智能优化等；同时对机械零件与系统的优化设计建模及应用作了较全面、详细的论述，且重点突出于工程应用。本书可使读者了解各种优化方法的适用条件和应用方法，书中大部分模型都有实际工程背景，可以方便地套用。本书可供机械设计工程、研究、开发技术人员参考，也可作为高等学校相关专业本科生、研究生教材。

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