[發(fā)明專利]一種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制算法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211534891.X
• 申請(qǐng)日: 2022-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN115978726A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚曄;洪小淅;陳婉婷;張福清;熊磊;苗雨潤(rùn);李燕;王忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);上海源控智慧能源科技有限公司
• 主分類號(hào): F24F11/62
• 分類號(hào): F24F11/62;F24F11/84;F24F11/77;G05D27/02;F24F110/12;F24F110/22;F24F130/20
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33285
• 代理人: 陳彩霞

1.一種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制裝置，其特征在于，包括：控制模塊、空氣處理機(jī)組、溫濕度傳感器、太陽(yáng)輻射傳感器、水閥開度采集器、風(fēng)機(jī)頻率采集器、第一水閥控制器、第二水閥控制器、風(fēng)機(jī)變頻器、初效過(guò)濾過(guò)濾器；

其中，控制模塊包括存儲(chǔ)單元、CPU、信號(hào)輸入接口、RS485通訊接口；

空氣處理機(jī)組包括：表冷器、再熱器、變頻風(fēng)機(jī)、初效過(guò)濾器；

控制模塊內(nèi)存儲(chǔ)著一種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制算法程序；在室外放置溫濕度傳感器和太陽(yáng)輻射傳感器，采集室外空氣干球溫度、室外空氣相對(duì)濕度和太陽(yáng)輻射照度；在送風(fēng)口處放置溫濕度傳感器，采集送風(fēng)干球溫度、送風(fēng)相對(duì)濕度；在室內(nèi)放置溫濕度傳感器，采集室內(nèi)空氣干球溫度、室內(nèi)空氣相對(duì)濕度；在表冷器和再熱器的盤管水閥處放置水閥開度采集器，獲得冷盤管水閥開度、熱盤管水閥開度；在風(fēng)機(jī)變頻器內(nèi)放置風(fēng)機(jī)頻率采集器，獲得風(fēng)機(jī)頻率；所有采集的數(shù)據(jù)由信號(hào)輸入接口傳入到存儲(chǔ)單元中；

經(jīng)過(guò)控制模塊的優(yōu)化計(jì)算后，將控制信號(hào)由RS485通訊接口輸送到第一水閥控制器和第二水閥控制器中，由第一水閥控制器調(diào)節(jié)冷盤管水閥開度，第二水閥控制器調(diào)節(jié)熱盤管水閥開度，由風(fēng)機(jī)變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率。

2.一種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制算法，其特征在于，控制如權(quán)利要求1所述的一種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制裝置，包括：

采集獲取數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型；

設(shè)計(jì)滾動(dòng)優(yōu)化器，確定系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型控制器的預(yù)測(cè)域和控制域，設(shè)置目標(biāo)函數(shù)；

控制模塊通過(guò)各傳感器獲得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的預(yù)測(cè)模型輸入?yún)?shù)，輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型，通過(guò)基于國(guó)家演變過(guò)程的智能優(yōu)化算法調(diào)整控制參數(shù)、最小化目標(biāo)函數(shù)，輸出最優(yōu)控制參數(shù)；

控制模塊將輸出的最優(yōu)控制參數(shù)以數(shù)字信號(hào)的形式傳入表冷器水閥控制器、再熱器水閥控制器和風(fēng)機(jī)變頻器，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)頻率和冷水流量、熱水流量的調(diào)節(jié)，改變送風(fēng)量、送風(fēng)溫度及送風(fēng)濕度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制算法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模型輸入?yún)?shù)，包括：當(dāng)前時(shí)刻室內(nèi)空氣溫度T_z(k)、室內(nèi)空氣含濕量W_z(k)、送風(fēng)溫度T_sa(k)、送風(fēng)含濕量W_sa(k)、房間冷負(fù)荷和房間濕負(fù)荷上一時(shí)刻的風(fēng)機(jī)頻率f(k-1)、冷盤管水閥開度L_cc(k-1)、熱盤管水閥開度L_hc(k-1)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制算法，其特征在于，所述采集獲取數(shù)據(jù)，包括：室外空氣溫度及含濕量、送風(fēng)溫度及含濕量、室內(nèi)空氣溫度及含濕量、風(fēng)機(jī)頻率、冷盤管水閥開度、熱盤管水閥開度、房間冷負(fù)荷、房間濕負(fù)荷；

獲取數(shù)據(jù)中的房間冷負(fù)荷和房間濕負(fù)荷可由下式計(jì)算得到，其中太陽(yáng)輻射照度由太陽(yáng)輻射傳感器采集獲得；

式中：表示房間冷負(fù)荷，W；G_sa表示送風(fēng)量，kg/s；c_a表示空氣的比熱容，J/(kg·℃)；T_sa表示送風(fēng)溫度，℃；k_wall表示墻體的傳熱系數(shù)，W/(m²·℃)；A_wall表示墻體的面積，m²；T_oa表示室外空氣溫度，℃；A_e表示建筑的有效面積，m²；I表示太陽(yáng)輻射照度，W/m²；表示房間內(nèi)人員單位時(shí)間內(nèi)形成的冷負(fù)荷，W；表示房間內(nèi)其他因素形成的冷負(fù)荷，如燈具、設(shè)備等，W；W表示含濕量，kg/(kg?dryair)；表示相對(duì)濕度，％；P_q,b表示飽和水蒸氣壓力，Pa；B表示大氣壓力，Pa；表示房間濕負(fù)荷，kg/s；W_sa表示送風(fēng)含濕量，kg/(kg?dryair)；表示房間內(nèi)人員的濕負(fù)荷，kg/s；

在所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過(guò)程中，采用均方誤差(MSE)評(píng)估訓(xùn)練效果：

式中：表示目標(biāo)輸出參數(shù)；表示實(shí)際輸出參數(shù)；N表示樣本數(shù)。