[發明專利]一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制算法及裝置

在審

• 申請號: 202211534891.X
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115978726A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 姚曄;洪小淅;陳婉婷;張福清;熊磊;苗雨潤;李燕;王忠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海源控智慧能源科技有限公司
• 主分類號: F24F11/62
• 分類號: 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所(普通合伙) 33285
• 代理人: 陳彩霞

本發明提供一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制算法及裝置，包括：控制模塊、空氣處理機組、溫濕度傳感器、太陽輻射傳感器、水閥開度采集器、風機頻率采集器、第一水閥控制器、第二水閥控制器、風機變頻器、初效過濾過濾器；控制模塊包括存儲單元、CPU、信號輸入接口、RS485通訊接口；控制模塊內存儲著一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制算法程序，該算法使用小國內互相學習、國與國之間相互學習的方式實現智能尋優，通過選擇優秀學習對象的方法，使得樣本能向較優群體學習，避免了陷入局部最優的問題。本發明能實現恒溫恒濕空調系統溫度和濕度的高精度控制，同時還實現恒溫恒濕空調系統最大化的節能效果。

技術領域

本發明涉及人工智能技術領域，具體為一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制算法及裝置。

背景技術

在實際生產生活中，許多場所對環境的溫度和濕度有著非常高的要求，需要嚴格控制溫度和濕度的波動范圍，恒溫恒濕空調系統被廣泛應用在這類場所中。

在傳統的控制方法中，恒溫恒濕空調系統通常定風量運行，而在定風量系統中，送風量以最大負荷計算，當系統處于部分負荷工況下，必然導致送風溫度過低，因此需要額外對空氣進行加熱，造成不必要的能耗。而變風量系統雖然可以克服上述問題，但是對于非線性、溫濕度高度耦合的恒溫恒濕空調系統而言，僅使用傳統控制方法不能滿足室內的溫濕度要求，因此需要找到更優的控制方法滿足變風量恒溫恒濕空調系統的要求。

目前常用的控制方法有PID控制和智能控制，智能控制包括神經網絡控制、遺傳算法控制、模型預測控制等。采用PID控制策略，通過PID控制器比較室內的溫度和濕度與目標設定值的偏差，輸出控制信號調節冷水閥、熱水閥及加濕閥，使得室內溫濕度保持在設定范圍內，具有滯后性，且無法建立系統模型，很難達到較高的控制要求。采用神經網絡模型，通過已知數據預測出未來時刻室內的溫濕度，然后對不同的空調操作控制進行遍歷，選擇出最優的控制參數以滿足室內溫濕度的要求，用神經網絡建立系統模型，對室內溫度和濕度提前預控，但是控制效果不好。

而模型預測控制在建立系統模型進行預測的基礎上，融入了滾動優化器，結合優化算法對系統實現了最優的控制。目前模型預測控制中所采用的優化算法通常具有收斂精度低、穩定性差、容易陷入局部最優的問題，有待進一步改進和優化。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制算法及裝置，解決了上述背景技術中提出的恒溫恒濕空調系統預測優化控制效果不好的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明提供一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制裝置，包括：控制模塊、空氣處理機組、溫濕度傳感器、太陽輻射傳感器、水閥開度采集器、風機頻率采集器、第一水閥控制器、第二水閥控制器、風機變頻器、初效過濾器；其中，控制模塊包括存儲單元、CPU、信號輸入接口、RS485通訊接口；空氣處理機組包括：表冷器、再熱器、變頻風機、初效過濾器；

控制模塊內存儲著一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制算法程序；在室外放置溫濕度傳感器和太陽輻射傳感器，采集室外空氣干球溫度、室外空氣相對濕度和太陽輻射照度；在送風口處放置溫濕度傳感器，采集送風干球溫度、送風相對濕度；在室內放置溫濕度傳感器，采集室內空氣干球溫度、室內空氣相對濕度；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；在風機變頻器內放置風機頻率采集器，獲得風機頻率；所有采集的數據由信號輸入接口傳入到存儲單元中；經過控制模塊的優化計算后，將控制信號由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節冷盤管水閥開度，第二水閥控制器調節熱盤管水閥開度，由風機變頻器調節風機頻率。

本發明還提供一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制算法，控制如前所述的一種恒溫恒濕空調系統預測優化控制裝置，包括：