空調系統容錯控制及其能耗評估方法研究

《空調系統容錯控制及其能耗評估方法研究》是依託上海交通大學，由晉欣橋擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：空調系統容錯控制及其能耗評估方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：晉欣橋
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

空調系統感測器的故障，特別是對系統能耗影響起關鍵作用參數的測量感測器的偏差故障較難發現，它們經常會導致能耗浪費。而現有診斷方法對多個軟故障並存問題的診斷效率較低，而且準確度很差，難以實現真正的容錯控制。本研究試圖利用一般空調系統的共有特徵，建立一種實用且通用的、以能耗評估為基礎的的故障診斷和容錯方法。從探索空調系統故障在物理過程、相互關係和控制過程三方面的機理著手，首先對空調系統多故障並存的問題予以有效解耦，並對系統參數的相關性關聯進行信息的融合與挖掘，通過參數特徵的識別完成多故障並存時的逐一診斷。然後，建立各控制參數的能耗評價因子（方程），最後，基於能耗評估，建立有效的容錯控制機制與方法。

結題摘要

實際空調系統常常由於存在各種感測器的故障而導致能耗浪費、熱舒適性下降等問題。目前已有的故障診斷方法對多故障並存的問題往往存在診斷效率低、準確性差，因而難以實現真正的容錯、高效的控制，進而影響到系統的用能效率。本研究從空調系統的共性出發，研究空調系統的故障特徵，探索基於能耗評估的多故障診斷及容錯控制方法。研究主要獲得了三方面的進展：第一，提出了基於半實物混合仿真的研究方法，搭建了半實物混合仿真實驗台，並驗證了該方法用於故障診斷與容錯控制研究的有效性與可行性。採用半實物混合仿真的研究方法開展空調系統控制與診斷的研究工作具有真實、簡便、高效的特點，在國內外的研究中鮮有先例。第二，基於混合仿真實驗台，提出基於分形維數、統計殘差與分形維數相結合的空調系統感測器故障診斷方法，並將其套用於空調系統單故障和多故障的感測器故障診斷當中；研究結果表明該方法具有較好的檢測效率與診斷能力。最後，提出了基於能耗評估的空調系統容錯控制方法，開發了基於ELECTRE的能耗評估方法，用於空調系統運行性能評價，開展了基於空調系統運行性能最佳化的線上容錯控制。本研究提出的基於能耗評估的容錯控制是建築空調故障診斷領域一個新穎的思路，且具有重要的套用價值，在國內外的相關研究中尚屬首次。相關的研究成果較好的解決了空調系統的感測器故障檢測與診斷問題，涉及到了系統容錯控制的前沿領域與難點問題，並給出了合理、可行的解決方案，研究結果豐富並拓展了本領域的研究內容。已發表了6篇SCI國際期刊論文（期刊多為本行業頂級學術刊物），2篇EI論文，參加了2次國際會議（其中一次國際製冷大會為本行業頂級學術會議）、3次國內學術會議，本項目的相關研究成果引起了國內外同行的高度關注。