基于協(xié)調(diào)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)遞階優(yōu)化控制研究

基于協(xié)調(diào)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)遞階優(yōu)化控制研究

摘要：隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步，空調(diào)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代建筑不可或缺的一部分。而為了提高空調(diào)系統(tǒng)的能效和室內(nèi)舒適度，對(duì)其控制策略進(jìn)行優(yōu)化研究顯得至關(guān)重要。本文，首先介紹了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的工作原理和控制方法。然后，通過(guò)建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，利用遞階優(yōu)化控制方法對(duì)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的優(yōu)化。最后，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了遞階優(yōu)化控制方法在提高空調(diào)系統(tǒng)能效和室內(nèi)舒適度方面的有效性。

1.引言

空調(diào)系統(tǒng)作為現(xiàn)代建筑的重要組成部分，能夠?yàn)槲覀兲峁┦孢m的室內(nèi)環(huán)境。然而，由于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用恒風(fēng)量供應(yīng)空氣的方式，造成了能源的浪費(fèi)和室內(nèi)環(huán)境的不均勻。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)則通過(guò)根據(jù)室內(nèi)環(huán)境需求調(diào)整風(fēng)量大小，以提高能效和室內(nèi)舒適度。但是，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)如何選擇最佳控制策略，以實(shí)現(xiàn)最大節(jié)能效果和室內(nèi)舒適度的平衡仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

2.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的工作原理和控制方法

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)環(huán)境和外部環(huán)境的變化，通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和空調(diào)末端裝置的開啟程度，以使供風(fēng)溫度、濕度和風(fēng)速保持在合適范圍內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適度和能耗的平衡。目前常用的控制方法包括PID控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。

3.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立

為了對(duì)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制研究，首先需要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)可以看作是一個(gè)多變量、非線性、時(shí)變的系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程和能量平衡方程建立數(shù)學(xué)模型，并引入變風(fēng)量控制策略的影響因素，如風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、末端裝置的開度等，可以得到系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型或傳遞函數(shù)模型。

4.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的遞階優(yōu)化控制方法

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制策略優(yōu)化可以通過(guò)遞階優(yōu)化控制方法實(shí)現(xiàn)。遞階優(yōu)化控制是一種將最優(yōu)控制與模型預(yù)測(cè)控制相結(jié)合的方法。首先，通過(guò)建立系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題，得到當(dāng)前時(shí)刻的最優(yōu)控制策略。然后，在下一個(gè)時(shí)刻，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)和控制目標(biāo)，使用模型預(yù)測(cè)控制方法來(lái)計(jì)算下一個(gè)時(shí)刻的最優(yōu)控制策略，并將該策略作為當(dāng)前時(shí)刻的最優(yōu)控制策略。如此迭代下去，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遞階優(yōu)化控制。

5.仿真實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證遞階優(yōu)化控制方法在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的有效性，進(jìn)行了一系列仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)調(diào)整控制參數(shù)，如風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和末端裝置的開度等，觀察系統(tǒng)的能效和室內(nèi)舒適度的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，遞階優(yōu)化控制方法能夠在保證室內(nèi)舒適度的前提下最大化節(jié)能效果，使系統(tǒng)能效提高，同時(shí)保持室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性。

6.結(jié)論

本文，通過(guò)建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和引入遞階優(yōu)化控制方法，實(shí)現(xiàn)了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化。仿真實(shí)驗(yàn)證明了遞階優(yōu)化控制方法在提高空調(diào)系統(tǒng)能效和室內(nèi)舒適度方面的有效性。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，遞階優(yōu)化控制方法將成為未來(lái)空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制的重要研究方向綜上所述，本研究基于遞階優(yōu)化控制方法對(duì)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了控制策略的優(yōu)化研究。通過(guò)將最優(yōu)控制與模型預(yù)測(cè)控制相結(jié)合，該方法能夠在保證室內(nèi)舒適度的前提下最大化節(jié)能效果，提高系統(tǒng)能效，并保持室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性。仿真實(shí)驗(yàn)證明了遞階優(yōu)化控制