[发明专利]基于改进MFAC的制冷系统数据驱动节能控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于改进MFAC的制冷系统数据驱动节能控制系统，包括由PID控制器和变频器构成的恒定冷冻供水温度控制回路和由无模型自适应算法控制器、电子膨胀阀和蒸发器构成变最小过热度控制回路。依据系统负荷的变化通过PID控制器调节压缩机的频率来使冷冻水供水温度恒定实现制冷量与热负荷匹配；利用实验手段获取系统负荷与蒸发器最小稳定过热度之间的关系曲线实时计算系统的负荷，并根据此关系曲线，通过线性差值的方法计算该负荷所对应的最小稳定过热度；变最小过热度控制回路中，制冷负荷所对应的最小稳定过热度作为过热度设定值，采用带有滞后时间约束的MFAC控制算法，通过电子膨胀阀来控制蒸发器的过热度。

主权项

1.一种基于改进MFAC的制冷系统数据驱动节能控制方法，所涉及的基于改进MFAC的制冷系统数据驱动节能控制系统，包括与被控制冷系统连接的PID控制器和变频器，及连接在被控制冷系统中冷凝器和蒸发器之间的膨胀阀，所述膨胀阀连接有无模型自适应算法控制器，所述膨胀阀为电子膨胀阀；所述PID控制器和所述变频器构成一恒定冷冻供水温度控制回路；所述无模型自适应算法控制器、所述电子膨胀阀和所述蒸发器构成一变最小过热度控制回路；其特征在于，利用上述基于改进MFAC的制冷系统数据驱动节能控制系统，通过控制所述电子膨胀阀的开度实时控制所述蒸发器的过热度，并使该过热度跟踪上最小稳定过热度，步骤如下：步骤一、求取蒸发器过热度设定值：首先，通过实验方法获得被控制冷系统的系统负荷与蒸发器最小稳定过热度之间的关系Q‑y*曲线；然后，利用恒定冷冻供水温度控制回路，并根据式(1)计算出当前时刻的系统负荷Q；最后，依据上述Q‑y*曲线，并通过线性差值法得到当前时刻系统负荷所对应的最小稳定过热度即为蒸发器过热度设定值y*；Q＝CMΔT    (1)式(1)中，C是水的比热容系数，M是冷冻水流量，ΔT是供回水温差；步骤二、基于带有滞后时间约束的MFAC节能控制，包括：2‑1)无模型自适应算法控制器的输入项，包括：y(k)，y(k‑1)，u(k‑1)，u(k‑2)，u(k‑1‑τ)，u(k‑2‑τ)，y*(k+1)；其中，y*为步骤一获得的过热度的设定值，y为蒸发器反馈的实际过热度，u为电子膨胀阀的开度；y(k)为k时刻蒸发器的实际过热度，u(k)为时刻k电子膨胀阀的开度，y*(k+1)为k+1时刻蒸发器过热度设定值，τ是为用于提高系统响应速度的滞后时间常数，2‑2)无模型自适应算法控制器的输出是时刻k电子膨胀阀的开度u(k)，式(2)中，T为采样时间，ρ,η,λ均是权重系数，ρ∈(0,2),η∈(0,10),λ∈(0,100),τ根据被控制冷系统实际滞后时间与采样时间的比值给出，当采样时间T取0.1s时，τ∈[100,200],式(3)中，ξ,μ是权重系数,ξ∈(0,2)，μ∈(0,10)；2‑3)无模型自适应算法控制器的循环控制：由式(3)通过k‑1时刻和k‑2‑τ时刻的电子膨胀阀的开度、k时刻和k‑1时刻蒸发器实际过热度、k‑1时刻的特征参量，得出k时刻的特征参量由式(2)通过k‑1时刻和k‑1‑τ时刻的电子膨胀阀的开度、k时刻蒸发器实际过热度、k时刻的特征参量、k+1时刻的期望输出即蒸发器过热度设定值，计算得到该时刻被控制冷系统的控制输入即当前时刻的电子膨胀阀的开度u(k)，从而得到被控制冷系统的输出，即蒸发器的实际过热度y(k+1),得到的数据作为变最小过热度控制回路下一循环过程无模型自适应算法控制器的输入数据。