[發(fā)明專利]一種基于區(qū)間模糊的暖通空調(diào)節(jié)能預(yù)測(cè)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011562905.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN112650061B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇;喬振勇;潘成偉;劉越智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué);四川省建筑科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種基于區(qū)間模糊的暖通空調(diào)節(jié)能預(yù)測(cè)控制方法，包括干擾的區(qū)間模糊預(yù)測(cè)、模型預(yù)測(cè)優(yōu)化目標(biāo)的設(shè)計(jì)、模型預(yù)測(cè)優(yōu)化約束條件的分析及優(yōu)化控制器的求解。本發(fā)明針對(duì)單個(gè)房間的暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)模型，建立了離散化的線性系統(tǒng)狀態(tài)空間模型。針對(duì)其對(duì)節(jié)能和溫度控制的要求，結(jié)合系統(tǒng)目標(biāo)優(yōu)化的約束條件，設(shè)計(jì)了一種能量?jī)?yōu)化和溫度控制跟蹤優(yōu)化的模型預(yù)測(cè)控制方法。本發(fā)明能夠有效解決單個(gè)房間暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的節(jié)能和溫度控制問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單個(gè)房間暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的區(qū)間模糊預(yù)測(cè)控制技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于區(qū)間模糊的暖通空調(diào)節(jié)能預(yù)測(cè)控制方法。

背景技術(shù)

目前，暖通空調(diào)以其溫度控制的高效性，低成本，能夠與建筑物融為一體等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。而世界各大國(guó)的建筑物的耗電量占國(guó)家總耗電量的比重越來越來大，美國(guó)的建筑物耗電占耗電總量的70％，中國(guó)占一次能源的35％。而其中暖通空調(diào)有占據(jù)樓宇耗電的40％。因此，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制吸引著越來越多學(xué)者的關(guān)注。暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)模型，且所處的環(huán)境多變，使得系統(tǒng)極易受到外界擾動(dòng)的影響。為了能夠?qū)崿F(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的節(jié)能控制目標(biāo)，文獻(xiàn)[“Optimal Control ofMultiroom暖通空調(diào)系統(tǒng)System:An Event-Based Approach”(Zjjiang Wu,Qing-ShanJia,Xiao Guan,IEEE Transactions on Control Systems and Technology,2016,24(2):662-669.)]研究了在復(fù)雜暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)模型下，針對(duì)節(jié)能優(yōu)化問題的狀態(tài)和策略空間增長(zhǎng)的問題，提出了基于時(shí)間的趨近優(yōu)化策略，大大縮小了狀態(tài)空間和優(yōu)化的策略空間，對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化求解有很好的效果。然而，暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的不確定性干擾和溫度控制問題被忽略。文獻(xiàn)[“Energy Optimization of暖通空調(diào)系統(tǒng)Systems inCommercial Buildings Considering Indoor Air Quality Management”(Liang Yu,DiXie,Chongxin Huang,Tao Jiang,and Yulong Zou,IEEE Transactions on Smart Grid,2019,10(5):5103-5113]中，作者用最優(yōu)化理論，針對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)定溫度跟蹤和能量都進(jìn)行了優(yōu)化探究，并且進(jìn)行了空氣質(zhì)量的優(yōu)化探究。然而，對(duì)于參數(shù)的不確定性和不確定干擾只進(jìn)行了簡(jiǎn)單的區(qū)間約束，未能精確地得到系統(tǒng)干擾的預(yù)測(cè)區(qū)間，從而影響溫度跟蹤的精度，且系統(tǒng)輸出溫度有較大的波動(dòng)。文獻(xiàn)[“暖通空調(diào)系統(tǒng)Energy CostOptimization for a Multizone Building via a Decentralized Approach”(Yu Yang,Guoqiang Hu,Costas J Spanos,IEEE Transactions on Automation ence andEngineering,2020,PP(99):1-11.)]研究了分散化的暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)能量?jī)?yōu)化算法，解決了復(fù)雜混合暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的非線性和非凸問題，然而對(duì)于外界擾動(dòng)溫度只做了簡(jiǎn)單的加權(quán)平均估計(jì)，從而使得外界擾動(dòng)溫度引起室內(nèi)溫度的高頻變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)多針對(duì)單個(gè)房間內(nèi)暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的干擾不確定性，提供一種基于區(qū)間模糊的暖通空調(diào)節(jié)能預(yù)測(cè)控制方法，對(duì)其能量和溫度控制效果進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制優(yōu)化。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于區(qū)間模糊的暖通空調(diào)節(jié)能預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，包括單個(gè)房間的暖通空調(diào)系統(tǒng)建模、基于區(qū)間模糊的干擾預(yù)測(cè)和約束條件分析、優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的建立、優(yōu)化問題的求解，具體而言，包括以下步驟：

(1)、針對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的單個(gè)房間熱交換電氣關(guān)系，建立了暖通空調(diào)系統(tǒng)系統(tǒng)的離散線性狀態(tài)空間模型，并給出了系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型；

(2)、針對(duì)其線性化過程系統(tǒng)干擾不確定性，設(shè)計(jì)了一種基于區(qū)間模糊的干擾預(yù)測(cè)模型，并基于此干擾預(yù)測(cè)模型對(duì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型約束條件進(jìn)行分析；