[发明专利]一种辐射与送风复合式供冷系统的模型预测控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种辐射与送风复合式供冷系统的模型预测控制方法，包括以下步骤：1）建立辐射与送风复合式供冷系统动态热湿传递模型，通过实验数据辨识模型参数；2）采用以上模型进行数值模拟，获得系统被控量与操纵量、扰动量之间的定量关系，即系统动态特性模型；3）提出系统模型预测控制结构，基于系统动态特性模型，开发模型预测控制器；4）采集数据，更新当前状态量，采用模型预测控制算法，计算出当前控制周期最优的操纵量。本发明还公开了一种辐射与送风复合式供冷系统的模型预测控制装置，包括依次连接的采集模块、预测模块和控制模块。本发明具有快速、准确、稳定、舒适与节能等优点。

技术领域

本发明涉及辐射型空调系统控制技术领域，具体是一种辐射与送风复合式供冷系统的模型预测控制方法和装置。

背景技术

辐射与送风复合式供冷是降低设备能耗、与未来能源结构相匹配的有效方式，与传统的送风供冷相比，其优势在于：辐射管中冷水温度可以比较高，为地下水、地源热泵、蒸发冷却等可再生或低品位能源技术的利用创造了条件；可以实现室内温度、湿度独立控制和调节，避免了传统的送风供冷热湿联合处理所造成的能源浪费；送风量的减小进一步降低了空气输送能耗。然而，在实际运行中，辐射与送风复合式供冷系统的节能效果远低于预期，调节控制问题是影响其节能效果的关键：目前普遍采用的传统控制方法存在控制性能较差、控制滞后和经济性不高等缺陷，并不能达到理想的控制效果，影响了辐射与送风复合式供冷系统的节能效果。

与本发明相关的专利中，申请号201410199657.5，发明名称为《一种基于模型降阶和多模型预测控制的室内热环境控制方法》的专利申请公开了一种室内环境控制方法，建筑热环境的建模采用流体力学软件(CFD)和本征正交分解技术，运用模型预测控制的方法进行区域温度的精确控制。但是，辐射与送风复合式供冷系统较为复杂，此建模方式很难实现，此外，辐射与送风复合式供冷系统还需考虑辐射面防结露的控制约束条件。

发明内容

为了克服辐射与送风复合式供冷系统目前普遍采用的传统控制方法存在的控制性能较差、控制滞后和经济性不高等问题，提供一种快速响应、准确预测、稳定性好、热舒适性好、系统能耗低的辐射与送风复合式供冷系统的模型预测控制方法和装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种辐射与送风复合式供冷系统的模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)基于辐射与送风复合式供冷系统热湿传递机理，建立系统动态热湿传递模型，并通过实验数据辨识模型参数；

2)基于辐射与送风复合式供冷系统动态热湿传递模型，通过数值模拟获得被控量与操纵量、扰动量之间的定量关系，即辐射与送风复合式供冷系统热湿传递动态特性模型；

3)提出辐射与送风复合式供冷系统模型预测控制结构，包括控制目标、控制约束条件、被控量、操纵量和扰动量，基于系统热湿传递动态特性模型，开发模型预测控制器；

4)采集数据，更新当前状态量，采用模型预测控制算法，计算出当前控制周期最优的操纵量。

进一步地，辐射与送风复合式供冷系统动态热湿传递模型采用热容热阻模型。

进一步地，辐射与送风复合式供冷系统动态热湿传递模型参数辨识是基于实验数据采用最小二乘法进行辨识。

进一步地，所述被控量包括室内空气温度、室内空气湿度和作用温度。

进一步地，所述操纵量包括辐射系统的供水温度和水流量，送风系统的送风温度和送风量。

进一步地，所述扰动量包括室外空气温度、室外空气湿度、太阳辐射强度、室内发热量、室内发湿量。

进一步地，所述控制目标包括热舒适性和节能性。

进一步地，所述控制约束条件是辐射面温度高于室内空气露点温度。