基于负荷预测的中央空调系统自适应优化节能控制

【摘要】：当前现代化的建筑，特别是公共建筑中，中央空调系统的能耗一直占据着建筑能耗相当大的比重，如何降低中央空调系统的运行能耗一直是当前研究的热点之一。 本文通过如何对当前常用的水冷式中央空调系统进行优化控制的研究中，提出了以回归方法为基础的冷负荷预测方法，并且建立了一种改进的冷负荷预测模型。文章中选用DeST软件对一栋大楼进行了能耗模拟，得到了大楼各个房间的逐时负荷数据，通过对某个房间的数据进行模拟验证，发现该预测方法具有理想的稳定性和准确性，得到了比较理想的效果。以负荷预测为基础，提出了以回归方法、最小二乘法为基础的中央空调系统的设备能耗模型，且对每个模型进行了实例分析，证实各个模型都很够很好的反应自身的能耗变化。然后以系统总能耗最小为目标建立了优化控制模型，将计算机仿真技术用到本课题的研究中，利用MATLAB最优工具箱进行优化计算，得到优化控制的参数值，为中央空调优化节能控制运行提供了依据。 文章最后结合自动控制系统，介绍了一种当前中央空调系统现场控制领域中比较流行的模糊PID控制，并且以冷却塔为例给出了比较完整的控制方法，该控制方法具有良好的适应性和鲁棒性，以此可以指导空调系统的控制设计。 【关键词】：中央空调 负荷预测 性能模型 优化控制
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及意义9-12
• 1.1.1 我国能源现状9-11
• 1.1.2 建筑对能耗的挑战11-12
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势12-13
• 1.2.1 空调负荷预测模型研究现状12
• 1.2.2 中央空调优化节能控制模型研究现状12-13
• 1.3 本课题的内容和步骤13-15
• 1.3.1 本课题的研究内容13-14
• 1.3.2 本课题研究的步骤14-15
• 第二章 中央空调的负荷预测控制15-24
• 2.1 几种常见的负荷预测方法15-16
• 2.2 几种常见负荷预测方法的比较和选择16-19
• 2.2.1 几种负荷预测模型的形式16-17
• 2.2.2 几种负荷预测模型比较17-19
• 2.3 一种改进的多元线性回归空调负荷预测模型19-23
• 2.3.1 模型的自变量的选择19
• 2.3.2 多元线性回归模型的建立19-20
• 2.3.3 空调负荷的试验预测20-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 空调系统优化步骤与方法24-28
• 3.1 系统优化的研究步骤24-26
• 3.2 最优化控制理论26
• 3.3 最优化方法26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第四章 中央空调系统的设备模型与实例分析28-46
• 4.1 冷水机组模型28-30
• 4.1.1 冷水机组性能描述28-29
• 4.1.2 冷水机组模型的建立29-30
• 4.2 冷水机组模型验证30-35
• 4.2.1 实验条件和实验对象30
• 4.2.2 数据采集30
• 4.2.3 模型结构30-31
• 4.2.4 冷水机组能耗模型 MATLAB 实现31-35
• 4.2.5 预测结果比较35
• 4.3 水泵模型35-38
• 4.3.1 水泵变频概述35-36
• 4.3.2 水泵模型的建立36-38
• 4.4 循环水泵模型验证38-41
• 4.4.1 实验条件和实验对象38-39
• 4.4.2 模型结构39-40
• 4.4.3 循环水泵能耗模型 MATLAB 实现40-41
• 4.5 冷却塔模型41-43
• 4.5.1 冷却塔性能概述41-42
• 4.5.2 冷却塔模型的建立42-43
• 4.6 冷却塔模型验证43-44
• 4.7 锅炉模型44
• 4.8 本章小结44-46
• 第五章 中央空调系统优化控制模型与求解46-57
• 5.1 MATLAB 优化工具箱简介46-50
• 5.1.1 MATLAB 软件简介46-47
• 5.1.2 MATLAB 优化工具箱简介47-50
• 5.1.3 中央空调系统优化的选择50
• 5.2 中央空调系统优化模型的建立50-56
• 5.2.1 空调系统概述50-51
• 5.2.2 中央空调系统优化控制目标的确定51
• 5.2.3 优化变量的确定51-52
• 5.2.4 中央空调系统优化模型的建立52-53
• 5.2.5 优化模型计算实例53-54
• 5.2.6 节能分析54-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 中央空调系统的一种智能控制方法57-67
• 6.1 普通 PID 控制57-59
• 6.1.1 PID 调节器各校正环节的作用58
• 6.1.2 PID 算法类型和程序流程58-59
• 6.1.3 中央空调常规 PID 控制方法出现的问题59
• 6.2 模糊 PID 控制模型59-61
• 6.2.1 模糊控制器的相关概念59-60
• 6.2.2 模糊 PID 控制器的结构设计60-61
• 6.3 中央空调模糊 PID 控制61-66
• 6.4 本章小结66-67
• 结论与展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录73-74
• 附录 B 插图索引74-75
• 附录 C 图表索引75

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