[發明專利]用于控制空調系統的運行的系統及方法

在審

• 申請號: 201880091327.0
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN111868639A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: M·本諾斯曼;J·波爾加爾德
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;F24F11/46
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉久亮;黃綸偉

一種用于控制在調節環境中產生氣流的空調系統的運行的系統，該系統包括：一組傳感器，其產生在調節環境中的一組點處的氣流的測量結果；存儲器，其存儲包括第一項和第二項的組合的氣流動力學模型，第一項將先前的氣流狀態轉換為當前的氣流狀態，并且第二項輔助轉換；觀測器，其通過根據氣流動力學模型在時間上向前轉換先前的氣流狀態以減少當前的氣流狀態中的觀測誤差，來估計調節環境中的當前的氣流狀態；以及控制器，其基于當前的氣流狀態來控制空調系統。模型中的第一項包括氣流的物理模型在有限維空間上的投影。氣流的物理模型包括調節環境的物理參數，并且投影在第一項中保留調節環境的物理參數。第二項包括物理參數的有界不確定性范圍、負增益和觀測誤差的函數，觀測誤差是在一組點處氣流的測量結果與根據氣流模型在一組點處氣流的估計結果之間的觀測誤差。

技術領域

本發明總體上涉及一種空調系統，并且更具體地，涉及控制空調系統的運行。

背景技術

諸如供暖、通風和空氣調節(HVAC)系統之類的空調系統已經廣泛用于工業和住宅應用。例如，空調系統可以包括變速壓縮機、可變位置閥和變速風扇中的一個或組合以用于傳遞特定熱量的蒸汽壓縮循環。到傳遞特定熱量的蒸汽壓縮系統的命令輸入通常不是唯一的，并且組件的各種組合消耗不同量的能量。因此，期望使用使能量最小化并由此使效率最大化的輸入的組合來操作蒸汽壓縮系統。

常規上，使能量效率最大化的方法依賴于空調系統的物理過程的數學模型的使用。這些基于模型的方法試圖描述蒸汽壓縮系統的組件的命令輸入對系統的熱力學行為和所消耗能量的影響。在這些方法中，使用模型來預測滿足熱負荷要求并最小化能量的輸入組合。

HVAC系統的操作改變在調節環境中的定義了空氣從調節環境的一個區域向另一區域移動的氣流。但是，氣流的物理模型具有無限的維度，并且過于復雜而無法在實時控制應用中使用。另外，在空調系統的運行期間，氣流的模型也能夠改變，參見例如美國專利申請公開US2016/0258644。

為此，需要一種用于使用在系統運行期間產生的氣流的實時知識來控制空調系統的系統和方法。

發明內容

一些實施方式的目的是提供一種用于控制空調系統的運行的系統和方法，從而滿足該運行的熱負荷要求并改善系統的性能。一個實施方式的另一目的是提供這樣一種在控制空調系統中使用氣流模型的系統和方法。另一實施方式的另一目的是提供這樣一種在空調系統的運行期間隨著時間改善空調系統的性能的系統和方法。

一些實施方式基于以下知識：空調系統隨時間而變化。在一個時間點準確描述蒸汽壓縮系統的運行的模型隨著系統的改變(例如，由于制冷劑緩慢泄漏或熱交換器上的腐蝕積聚而導致)而在以后的時間可能并不準確。另外，空調系統的模型通常忽略了諸如房間尺寸之類的特定于安裝的特征，導致空調系統的模型偏離系統的運行。

一些實施方式基于以下認識：在空調系統運行期間產生的氣流的知識能夠用于優化系統的運行。但是，在空調系統運行期間，氣流的模型也能夠變化。因此，需要一種用于使用在系統運行期間產生的氣流的實時知識來控制空調系統的系統和方法。

一些實施方式解決了確定和更新氣流動力學模型的問題，使得該模型準確地表示氣流的動力學并且能夠適應調節環境中的變化。不幸地是，氣流的物理模型，即捕獲氣流動力學的物理特征的模型，是無限維的并且過于復雜而無法在實時控制應用中使用。因此，一些實施方式使用適于實時更新和控制的低維模型。例如，在一些實施方式中，模型包括降階模型，該降階模型的參數數量少于根據Boussinesq(布西內斯克)方程式的氣流的物理模型的參數數量，其中Boussinesq方程是偏微分方程式(PDE)，并且其中降階模型是常微分方程式(ODE)。