[发明专利]基于控制器参数的变风量空调系统性能评估方法

权利要求书

1.基于控制器参数的变风量空调系统性能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定当前控制下变风量空调系统的室温控制数学模型；

2)构建ARMAX模型，求解室温被控对象的当前性能指标和最优性能指标

3)求解当前控制器的最佳控制参数；

4)根据当前控制器的最佳控制参数，求解当前控制下室温被控对象的最优性能指标；

5)将所述步骤2)和步骤4)得到的当前性能指标，最优性能指标和当前控制下室温被控对象的最优性能指标进行对比，评估当前控制性能。

2.根据权利要求1所述的基于控制器参数的变风量空调系统性能评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，当前控制下变风量空调系统的室温控制数学模型为：

y＝u*G(z^-1)z^-d+a*N(z^-1)   (1)

其中，y为变风量空调系统的输出，u为控制器的输出，G(z^-1)z^-d为室温被控对象的模型，d为被控对象的时间延迟，N(z^-1)是外界扰动传递函数，a是变风量空调系统的外界扰动随机变量，z^-1指的是时延。

3.根据权利要求1所述的基于控制器参数的变风量空调系统性能评估方法，其特征在于，所述步骤3)中，当前控制器的最佳控制参数的求解包括以下步骤：

3-1)将变风量空调控制系统的输出表示成室温被控对象的脉冲响应和外界扰动模型的脉冲响应的叠加的形式：

yt=Σi=1pgiut-i+Σi=0pniat-i---(5)]]>

其中，y_t是t时刻变风量空调系统的输出，g_i和n_i分别为室温被控对象和外界扰动模型的脉冲响应系数，u_t-i表示在t-i时刻的控制器输入，a_t-i表示在t-i时刻的系统外界扰动，p是变风量空调系统输出在当前控制器的作用下第p次采样值；

3-2)对变风量空调控制系统进行离散化，则当前控制器的传递函数变为：

M(z-1)=k1+k2z-1+k3z-21-z-1]]>

则：ut=k1+k2z-1+k3z-21-z-1(yset-yt)---(6)]]>

其中，M(z^-1)为当前控制器的传递函数，y_set为变风量空调系统的设定值，k₁，k₂，k₃分别为控制器的比例、积分、微分参数在离散形式下的表述；

3-3)将式(6)带入式(5)，得到

yt=Σi=1psi(k1+k2z-1+k3z-2)(yset-yt-i)+Σi=0pniat-i---(7)]]>

式中，表示室温被控对象模型的阶跃响应系数；

3-4)定义：

则，式(7)变成如下形式：

y0y1y2...yp=(I+Ak1+Bk2+Ck3)-1(Ak1+Bk2+Ck3)Yset+Σi=0p(I+Ak1+Bk2+Ck3)-1Nat-i---(12)]]>

其中，I为单位矩阵，Y_set指的是元素均为y_set的列向量；

3-5)定义当前控制方式下变风量空调系统输出的方差E(y_t²)为当前控制方式下的性能指标，则：

σy2=E(yt2)=NT(I+ATk1+BTk2+CTk3)-1(I+Ak1+Bk2+Ck3)-1Nσa2---(13)]]>

并求得变风量空调系统输出方差的一阶导数和二阶导数∂2σy2∂k1∂k2,∂2σy2∂k1∂k3,∂2σy2∂k22,∂2σy2∂k2∂k3,∂2σy2∂k32;]]>

其中，为外界扰动的方差；

3-6)通过牛顿迭代法获得室温被控对象的控制器最佳参数，如下式所示：

K′=K-∂2σy2∂k12∂2σy2∂k1∂k2∂2σy2∂k1∂k3∂2σy2∂k1∂k2∂2σy2∂k22∂2σy2∂k2∂k3∂2σy2∂k1∂k3∂2σy2∂k2∂k3∂2σy2∂k32-1X``∂σy2∂k1∂σy2∂k2∂σy2∂k3---(23)]]>

K′=k1′k2′k3′,K=k1k2k3]]>

其中，K和K^'都是由k₁，k₂，k₃构成的列向量，K^'表示通过迭代得到的新值，当迭代过程中K和K^'相差不超过10^-2时，即可停止迭代，即得到最佳控制参数。