[发明专利]基于遗传算法的变风量空调系统及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于遗传算法的变风量空调系统及设计方法，属于空调系统技术领域。

背景技术

变风量空调系统组件众多，系统复杂，涉及物理参数多，组件间存在耦合性，因此现在一般都只是对单个组件进行性能分析，无法了解系统的整体变化。传统变风量空调系统一般采用PID控制，但是常规PID控制参数大多是通过经验或者一些常用的PID工程整定方法获得，很难确保有好的控制效果。同时，PID控制参数一旦确定，在整个控制过程中都是固定不变的，而空调系统由于扰动等问题，其实际参数会发生变化，也使得PID控制缺乏灵活性。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于遗传算法的变风量空调系统及设计方法，根据质量能量守恒定律建立各组件的数学模型，忽略组件间输入输出间的损失，利用解耦的方法实现整体模型的搭建，然后建立遗传算法模块，改善控制过程，使控制过程的稳定性和快速性得到了提高，同时也使控制过程具有灵活性。

一种基于遗传算法的变风量空调系统，包括区域模块、混合箱、风机、加热盘管、第一管道、加湿器、第二管道、温度传感器、湿度传感器和遗传算法控制模块，所述区域模块、混合箱、风机、加热盘管、第一管道、加湿器和第二管道按顺序连接形成循环，所述区域模块分别通过温度传感器和湿度传感器将温度和湿度数据反馈至遗传算法控制模块，并由遗传算法控制模块分别控制加热盘管和加湿器。

一种基于遗传算法的变风量空调系统的设计方法，具体步骤如下

1)、建立变风量空调系统各组件的数学模型；

2)、连接系统各组件，并对系统各组件的输入输出参数做近似处理；

3)、建立遗传算法控制模块，并加入到控制回路中。

优选地，在步骤1)中，基于质量能量守恒原理建立变风量空调系统各组件的数学模型，包括区域模块模型、混合箱模型、风机模型、加热盘管模型、第一管道模型、加湿器模型、第二管道模型、温度传感器模型和湿度传感器模型；其中，

区域模块模型函数表达式为：

混合箱模型函数表达式为：

m_rC_paT_r+m_oC_paT_o＝m_mC_paT_m；

m_rW_r+m_oW_o＝m_mW_m；

m_r+m_o＝m_m；

风机模型函数函数表达式为：

T_f＝T_m+1；

W_f＝W_m；

加热盘管模型函数表达式为：

管道1和管道2模型函数表达式均为：

加湿器模型函数表达式为：

温度传感器和湿度传感器模型表达式为：

且上述模型中各符号含义如下：

A_r为屋顶面积，m²；A_ws为南墙面积，m²；

A_wn为北墙面积，m²；A_we为东墙面积，m²；

A_ww为西墙面积，m²；A_f为地面面积，m²；

C_z为区域的热容量，kJ/℃；C_pa为空气的比热容，kJ/kg℃；

H_ws为南墙传热系数，W/m²℃；H_wn为北墙传热系数，W/m²℃；

H_we为东墙传热系数，W/m²℃；H_ww为西墙传热系数，W/m²℃；