[發明專利]一種自適應調控多區域建筑溫度的方法

在審

• 申請號: 202210501921.0
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN115875807A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 陳曉婷;張亞婕;西蒙尼·巴爾迪;劉娣
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F24F11/54
• 分類號: F24F11/54;F24F11/61;F24F11/64;F24F11/72;F24F110/10;F24F110/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 曹坤

本發明公開了一種自適應調控多區域建筑溫度的方法。屬于智慧建筑領域，具體步驟：1、對現有的具有多個區域的建筑內熱傳遞的動力學模型進行整合和簡化；將模型中的輸入即暖通空調系統的開/關用一段時間內切換信號的均值來代替；2、對建筑動力學模型進行離散化處理，推導出溫度跟蹤誤差模型；3、對溫度誤差模型進行變形推導出最小線性參數模型，根據參數投影改進最小二乘法導出自適應律；4、采用線性二次控制以實現最優控制，二次目標函數同時考慮溫度跟蹤誤差和暖通空調系統的輸入，并確定控制器的設計。本發明通過細致建立和推導模型，提出自適應二次線性控制策略，能適應參數的不確定性且實現了能源與舒適度之間的極優平衡。

技術領域

本發明屬于智慧建筑領域，涉及一種多區域建筑溫度調控技術；具體的是，涉及一種自適應調控多區域建筑溫度的方法。

背景技術

目前世界上最大的能源消耗部門之一是建筑部門，約占全球能源消耗的30-40％，而暖通空調系統是建筑能源消耗的主要設備，約占最終能源需求的50％，空氣處理機組(Air Handling Unit，AHU)是大型建筑最常安裝的設備之一。因此如何開發高能效的暖通空調控制系統是減少溫室氣體排放和碳足跡的關鍵。另一方面，適當的溫度調節以滿足用戶對熱舒適度的要求也十分必要。

目前基于規則的控制和PID控制仍然是暖通空調控制的主要方法。但是基于規則的控制需要精確了解系統參數和歷史數據，難以應對不確定性。而PID控制受限于一些未建模的動態，調整控制器到最佳性能遠非易事。為此，以自適應控制來代替傳統控制用于暖通空調系統的溫度調節是必要的。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種自適應調控多區域建筑溫度的方法。

本發明的技術方案是：本發明所述的一種自適應調控多區域建筑溫度的方法，具體操作步驟如下：

步驟(1)、對現有的具有多個區域的建筑內熱傳遞的建筑動力學模型進行整合和簡化，即建立相鄰區域溫度、外部環境溫度與暖通空調系統功率之間的關系；

并利用平均化的想法，將模型中的輸入即暖通空調系統的開/關用一段時間內切換信號的均值來代替；

步驟(2)、對建筑動力學模型進行離散化處理，推導出溫度跟蹤誤差模型，并在其中增加干擾項以處理未建模的動態和不同區域對溫度可能存在的不同需求；

步驟(3)、對推導出的溫度跟蹤誤差模型進行變形推導出最小線性參數模型，并根據參數投影改進最小二乘法導出自適應律；

步驟(4)、采用線性二次控制以實現最優控制，二次目標函數同時考慮溫度跟蹤誤差和暖通空調系統的輸入，并確定控制器的設計。

進一步的，在步驟(1)中，所述一段時間內切換信號的均值表示暖通空調系統在該時間范圍內活躍的時間占比。

進一步的，在步驟(2)中，所述離散化處理是采用隱式向后歐拉法以避免能源管理系統中由于大采樣時間而引起的較大誤差。

進一步的，所述步驟(3)中，在所述最小線性參數模型中需估計的參數均為非負值，且與建筑熱傳遞模型中的物理參數一一對應，同時考慮了建筑的分布式特性。

進一步的，在步驟(4)中，所述的二次目標函數是用于體現用戶舒適度和能源消耗之間的平衡，在自適應控制器中增加考慮由外部環境帶來的前饋增益，然后根據目標函數對各種控制策略進行評價。

本發明的有益效果是：本發明的特點是：1、本發明提供的一種多區域建筑溫度調控技術，只需要估計與正熱系數直接相關的正參數，估計過程中考慮了多區域建筑的分布式特性；2、本發明提出的自適應二次線性策略能適應參數的不確定性且實現了能源與舒適度之間的極優權衡。

附圖說明

圖1是本發明的總體流程圖；

圖2是本發明實施例中多區域建筑平面示意圖。