提升空調水系統熱力穩定性的變壓差模糊預測控制方法

《提升空調水系統熱力穩定性的變壓差模糊預測控制方法》是依託大連理工大學,由趙天怡擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：提升空調水系統熱力穩定性的變壓差模糊預測控制方法
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙天怡

項目摘要

1.研究對象：採用變壓差控制的連續調節型變流量空調冷凍水系統。.2.研究意義：本項目研究預期將提高空調冷凍水系統控制迴路的魯棒性，將主動支路調節與壓差設定值變化所引起的被動支路熱力失衡、執行機構頻繁動作等不穩定因素通過全局熱力穩定性線上模糊評價體現為定量指標，提出實現工況保證、系統節能及提升魯棒性的變壓差自適應預測控制方法，為完善大型公建空調水系統變壓差最佳化控制方法，提升空調水系統運行能效及其控制系統的魯棒性，具有重要的理論與實際意義。.3.研究方法：以仿真與實驗為主，提取影響熱力穩定性的主效應參數並建立模糊聚類評價模型，結合T-S模型與預測控制方法，開發熱力穩定性線上評價模組與變壓差預測控制模組，實驗驗證方法可行性。.4.研究內容：（1）變壓差控制系統魯棒區與控制周期最佳化設定方法；（2）基於熱力穩定性模糊評價的變壓差控制方法體系；（3）壓差設定值多步線性化自適應預測調整算法及實現技術。

結題摘要

空調水系統輸送能耗高，是建築節能的重點對象。項目團隊在最不利熱力環路辨識理論的基礎上，進一步關注系統全局用戶，在保障空調水系統節能效果的同時最佳化變設定值控制算法，以提升熱力穩定性與控制系統魯棒性。主要研究內容及成果如下：1. 穩定性評價方面：定義了適於線上套用的熱力穩定性評價指標。研究結果表明變壓差設定值控制能增強主動支路機組供冷能力的可調性，但設定值變化步長要兼顧熱力穩定性與水泵節能效果進行選取。2. 從空調末端角度：提出了面向熱力穩定性分析的空調末端水量及風量辨識方法，為熱力穩定性線上評估提供依據；提出了提升變風量空調系統熱力穩定性的M型變靜壓設定值最佳化控制方法，較傳統變靜壓控制方法，控制穩定性提高了2.3倍；3. 從水閥、水泵及冷凍站控制角度：研究了變流量和變壓差工況下閥門調節特性與流量辨識特徵；實驗分析了模糊控制與PID在水泵壓差控制中的特點，從穩定性的角度出發給出了適於變壓差水泵控制的最佳化方法；提出了一種適於線上套用的冷凍站節能控制方法，建立了冷凍站系統COP預測模型，提出了基於T-S模糊模型的冷凍站線上預測控制方法，將冷凍站COP提升了20%左右。4. 預測控制理論與方法方面，針對影響熱力穩定性的室溫控制滯後特性，建立了變風量空調房間室溫變化動態回響數學模型，提出了室溫純滯後時間Elman網路隱含層參數線上最佳化方法與室溫Elman網路多步預測控制方法，大幅降低風閥調節次數（冬季工況65%，夏季工況42%），提高了室溫控制迴路的熱力穩定性。5. 平台建設方面：搭建了中央空調系統智慧型控制實驗台、變流量空調系統連續調節閥特性試驗台；建立了基於建築能源系統物聯網的中央空調系統智慧型管理與控制平台，將本項目的研究成果套用於3項節能改造項目，總體節能率15%以上。綜上，本項目發表論文22篇 (SCI 7篇，EI 12篇)，專利5項，獲獎2項。本項目研究成果為完善空調水系統智慧型控制、提升變風量和變水量空調系統熱力穩定性提供了理論基礎和實踐參考。