[發(fā)明專利]一種基于模糊邏輯的建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定方法

有效

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• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112180733B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設計）人: 賀寧;許恭博
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發(fā)明公開了一種基于模糊邏輯的建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定方法，包括：1)構建被控建筑能耗系統(tǒng)，再對建筑能耗系統(tǒng)進行廣義預測控制，并初始化廣義預測控制器的被調參數(shù)λ；2)采集控制過程中被控建筑能耗系統(tǒng)的輸出斜率y_k(t)、實際輸出y(t)、設定值y_r(t)及預測輸出值然后將其作為模糊目標參數(shù)；3)對步驟2)中的模糊目標參數(shù)構建隸屬度函數(shù)，然后使用粒子群算法對模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)進行最優(yōu)選定，得各模糊目標參數(shù)的隸屬度函數(shù)參數(shù)；4)對隸屬度函數(shù)參數(shù)進行模糊推理運算，并利用模糊推理運算結果對被調參數(shù)λ進行整定，該方法能夠有效的提高建筑耗能系統(tǒng)的控制性能。

技術領域

本發(fā)明涉及一種建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定方法，涉及一種基于模糊邏輯的建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定方法。

背景技術

在經(jīng)濟全球化的時代背景下，現(xiàn)代人類生活水平正在不斷提高，隨之而來的是全球的能源消耗量逐年上升，能源缺乏、能量資源分布不均、能源供需不同步等問題正被世界各國迫切關注。建筑能耗約占我國總能耗的三分之一，而其中四分之一的能耗可以在建筑用能系統(tǒng)的運行中得到有效控制，因此，必須要從整個能耗系統(tǒng)方面進行調控，提高能耗利用率，從而達到節(jié)能的目的。本發(fā)明以針對空調等現(xiàn)代建筑的主要能耗系統(tǒng)，使用先進控制算法對其進行節(jié)能控制。

模型預測控制(Model Predictive Control，MPC)，是一種以優(yōu)化理論為基礎的多變量控制策略，其主要特點是能處理多變量系統(tǒng)的耦合問題、能顯式地考慮系統(tǒng)輸入輸出量的物理約束。然而，當此算法被應用到一些復雜的工業(yè)生產(chǎn)中時存在一定的局限性，因為所有種類的最小方差控制器必須要求目標的時間延遲是確定的，否則整個系統(tǒng)的控制精確度會變得很差。在這樣的背景下，學者們在在線辨識、輸出預測和最小方差控制的基礎上，吸收了動態(tài)矩陣控制和模型算法控制中滾動優(yōu)化的策略，提出了廣義預測控制算法(Generalized Predictive Control,GPC)。此控制算法是目前最具前景的先進控制策略之一，在建筑能耗系統(tǒng)中有著廣泛的應用。

然而，大多數(shù)的建筑能耗系統(tǒng)都具有多變量、強滯后性和強非線性的特點，這導致GPC代價函數(shù)設計參數(shù)的數(shù)量繁多，往往由于參數(shù)設置不合適造成系統(tǒng)控制品質不佳，嚴重的影響了建筑耗能系統(tǒng)的控制性能。

綜上，亟需一種基于模糊邏輯的建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種基于模糊邏輯的建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定方法，該方法能夠有效的提高建筑耗能系統(tǒng)的控制性能。

為達到上述目的，本發(fā)明所述的基于模糊邏輯的建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定方法包括以下步驟：

1)構建被控建筑能耗系統(tǒng)，再對建筑能耗系統(tǒng)進行廣義預測控制，并初始化廣義預測控制器的被調參數(shù)λ；

2)采集控制過程中被控建筑能耗系統(tǒng)的輸出斜率y_k(t)、實際輸出y(t)、設定值y_r(t)及預測輸出值然后將被控建筑能耗系統(tǒng)的輸出斜率y_k(t)、實際輸出y(t)與設定值y_r(t)及預測輸出值作為模糊目標參數(shù)；

3)對步驟2)中的模糊目標參數(shù)構建隸屬度函數(shù)，然后使用粒子群算法對模糊隸屬度函數(shù)的參數(shù)進行最優(yōu)選定，得各模糊目標參數(shù)的隸屬度函數(shù)參數(shù)并確定隸屬度函數(shù)；

4)對所得模糊目標參數(shù)的隸屬度進行模糊推理運算，并利用模糊推理運算結果對被調參數(shù)λ進行整定，完成基于模糊邏輯的建筑能耗系統(tǒng)預測控制參數(shù)整定。

將整定后的被調參數(shù)λ代入到下一循環(huán)周期的目標函數(shù)中，以改善一下循環(huán)周期的被控建筑能耗系統(tǒng)的性能。

步驟1)中，被控建筑能耗系統(tǒng)為變風量空調系統(tǒng)，被控建筑能耗系統(tǒng)的動態(tài)模型過程傳遞函數(shù)為一階時滯模型，即：