[發明專利]中央空調供冷過程控制對象的建模方法

無效

• 申請號: 201210319938.0
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102866632A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 李愛國;陳烈
• 申請（專利權）人: 上海達希能源科技有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 林煒

1.一種中央空調供冷過程控制對象的建模方法，其特征在于，具體步驟如下：

1）使中央空調的控制對象輸入量以脈沖方式階躍變化多次，并測量每次控制對象輸入量階躍變化后的控制對象輸出量脈沖響應值，獲得控制對象脈沖響應樣本，控制對象脈沖響應樣本中包含有每次階躍變化的控制對象輸入量值及控制對象輸出量脈沖響應值，從而獲得中央空調供冷過程控制對象的脈沖響應曲線，再根據中央空調供冷過程控制對象的脈沖響應曲線求得中央空調供冷過程控制對象的階躍響應曲線、斜坡響應曲線；

2）從控制對象脈沖響應樣本中選取多次測量值列寫差分方程，根據最小二乘法，有：

θ^=(UTU)-1UTC]]>

θ^=KKτT1T2T1+T2,]]>U=t(1)-1-A(1)-B(1)t(2)-1-A(2)-B(2)............t(m)-1-A(m)-B(m),]]>C=C(1)C(2)...C(m)]]>

式中，T代表矩陣轉置，m為從控制對象脈沖響應樣本中選取的測量次數，t(1)至t(m)為分別為每次測量時的控制對象輸入量值，A(1)至A(m)分別為每次測量得到的控制對象輸出量脈沖響應值，B(1)至B(m)分別為根據A(1)至A(m)求得的控制對象輸出量階躍響應值，C(1)至C(m)分別為根據A(1)至A(m)求得的控制對象輸出量斜坡響應值；

得出：K、T₁、T₂、τ；

其中，K為比例常數，T₁、T₂均為時間常數，τ為滯后時間常數；

3）建立中央空調供冷過程控制對象的二階加滯后對象模型為：

G(s)=K(T1s+1)(T2s+1)e-τs]]>

式中，G(s)為中央空調供冷過程控制對象的二階加滯后對象模型，s為拉普拉斯算子；

4）令T₂＝βT₁，則有：

A(t)=KT1(1-β)[exp(-t-τT1)-exp(-t-τβT1)]+ω(t)]]>

B(t)=∫t0tA(ξ)dξ=K+K1-β[βexp(-t-τβT1)-exp(-t-τT1)]+∫t0tω(ξ)dξ]]>

C(t)=∫t0tB(ξ)dξ]]>

=K(t-τ)-(β+1)KT1+KT11-β[exp(-t-τT1)-β2exp(-t-τβT1)]+∫∫ω(ξ)dξdσ]]>

式中，t為控制對象輸出量響應時刻，A(t)為t時刻的控制對象輸出量脈沖響應值，B(t)為t時刻的控制對象輸出量階躍響應值，C(t)為t時刻的控制對象輸出量斜坡響應值，ω(t)為t時刻的噪聲；

5）得出中央空調供冷過程控制對象的二階加滯后最小二乘法辨識方程為：

C(t)=t-1-A(t)-B(t)KKτT1T2T1+T2+Ω(t)]]>

式中，Ω(t)為t時刻的噪聲濾波；

6）得出線性差分方程組為：

C＝Uθ+Ω

C=C(1)C(2)...C(m),]]>U=1-1-A(1)-B(1)2-1-A(2)-B(2)............m-1-A(m)-B(m),]]>θ=KKτT1T2T1+T2,]]>Ω=Ω1Ω2...Ωm]]>

7）設誤差向量平方為J，令J＝Ω^TΩ，則有：

J＝(C-Uθ)^T(C-Uθ)

令使誤差向量平方最小，得出最小二乘法的參數估算值為：

θ^=(UTU)-1UTC]]>

8）對中央空調供冷過程控制對象的二階加滯后對象模型G(s)進行z變換，離散化后得到脈沖傳遞函數為：

G(z)=Y(z)R(z)=bmzm+bm-1zm-1+...+b0anzn+an-1zn-1+...+a0]]>

式中，z為z變換算子，Y(z)為中央空調供冷過程的控制對象輸出量z變換，R(z)為中央空調供冷過程的控制對象輸入量z變換，a₀,a₁,a₂,…,a_n均為分母多項式系數，b₀,b₁,b₂,…,b_n均為分子多項式系數；

9）將脈沖傳遞函數中的z^-n替代為（k-n），得到中央空調供冷過程控制對象模型的差分方程為：

y(k)=-Σi=1naiy(k-i)+Σi=1nbir(k-k0-i)]]>

其中，k為控制對象輸入量，k₀為控制對象輸入量的純滯后時間，y(k)是控制對象輸入量為k時的控制對象輸出量。

2.根據權利要求1所述的中央空調供冷過程控制對象的建模方法，其特征在于：中央空調的控制對象輸入量是中央空調的冷機冷凍水供水溫度，或中央空調的冷卻水流量，中央空調的控制對象輸出量是中央空調的冷凍水回水溫度。