基于群智能平台的变风量空间单元室温预测控制方法研究
发布时间：2021-01-02 03:44
群智能建筑是近年来智能建筑发展的新热点、新方向,是将人工智能技术用于智能建筑控制系统并实现扁平化、无中心的一种楼宇智能化系统形式。群智能建筑系统平台下,建筑被分解为建筑空间和机电设备两大类基本单元。建筑空间单元作为人员活动的主要场所和暖通空调系统环境调控的主要对象,其划分方法和室内环境控制方法的研究,对于群智能系统的实际应用具有重要意义,也是亟需解决的关键问题。本文将面向I2B网络架构下建筑空间单元热环境控制问题,提出可行的解决方案。首先,根据各类大型公共建筑共性空间单元的特点,对各类空间单元进行分类,并从物理场扩散的角度出发,提炼出各类空间单元的划分方法,为群智能建筑环境参数控制提供基础支撑。其次,通过对变风量调节下建筑空间单元室温动态调节过程的理论分析,对变风量空调室温动态响应过程进行理论求解,结合风系统执行器间的拓扑结构,建立室温响应过程的解析模型。随后,通过开环阶跃响应试验获取室温实际响应曲线,同时通过仿真得到室温解析模型的响应曲线,并将仿真结果与试验实测真实数据进行对比,对解析模型进行评价。随后,基于变风量调节下空间单元室温动态响应的解析模型,结合模型预...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的来源
1.2 研究背景与意义
1.2.1 智能建筑及集中式网络架构存在的问题
1.2.2 群智能建筑及其架构形式概述
1.2.3 群智能建筑室温控制问题及研究意义
1.3 国内外研究现状分析
1.3.1 建筑智能化系统平台技术发展现状分析
1.3.2 多智能体及群智能建筑技术发展现状分析
1.3.3 变风量空调室温响应建模方法研究进展分析
1.3.4 变风量空调系统室温模型预测控制研究进展分析
1.4 主要研究内容及文章结构
2 群智能网络架构下建筑空间单元划分方法研究
2.1 大型公建空间单元分类及Mini-Max划分方法
2.1.1 大型公建基本空间单元分类
2.1.2 建筑空间单元Mini-Max划分方法
2.2 空间单元各类空调末端设备覆盖面积的确定
2.2.1 散流器
2.2.2 侧送风百叶
2.2.3 计算依据
2.2.4 覆盖面积计算实例
2B架构下建筑空间单元划分方法"> 2.3 I2B架构下建筑空间单元划分方法
2.4 建筑空间单元划分设计案例
2.4.1 大连东港某办公楼
2.4.2 大连某高校图书馆
2.4.3 大连某高校综合实验楼
2.5 本章小结
3 空间单元变风量室温动态解析模型的建立及辨识方法
3.1 变风量调节下室温响应解析模型的建立
3.1.1 变风量调节下室温变化解析模型的建立
3.1.2 变风量调节下室温响应解析求解
3.1.3 基于风量执行机构的室温响应解析模型
3.2 变风量室温动态响应特性试验及滞后时间的确定
3.2.1 变风量空调系统试验平台简介
3.2.2 室温响应特性试验原理及试验工况
3.2.3 夏季工况试验及结果分析
3.2.4 冬季工况试验及结果分析
3.3 变风量室温响应特性解析模型辨识及模型验证
3.3.1 室温响应特性解析模型辨识方法
3.3.2 变风量末端送风量辨识模型仿真结果
3.3.3 室温动态响应模型仿真验证
3.4 本章小结
4 基于解析模型的变风量室温模型预测控制方法及鲁棒性研究
4.1 变风量室温DMC控制方法的描述
4.1.1 模型预测控制方法概述
4.1.2 变风量室温响应内部模型的求解
4.1.3 变风量室温响应的滚动优化方法
4.1.4 变风量室温预测值的反馈校正方法
4.1.5 变风量室温DMC预测控制算法流程
4.2 变风量室温DMC方法关键参数的确定
4.2.1 控制目标参数和约束条件参数的确定
4.2.2 采样周期和时域参数的确定
4.2.3 权重矩阵和反馈校正矩阵的确定
4.3 变风量室温DMC控制仿真及结果分析
4.3.1 1#房间仿真结果
4.3.2 2#房间仿真结果
4.3.3 3#房间仿真结果
4.3.4 仿真结果分析
4.4 变风量室温DMC控制的鲁棒性分析
4.4.1 变风量室温响应解析模型参数摄动分析
4.4.2 变风量室温放大系数摄动鲁棒性
4.4.3 变风量室温时间常数摄动鲁棒性
4.4.4 变风量室温滞后时间摄动鲁棒性
4.5 本章小结
5 群智能架构下变风量室温分布式Nash-DMC最优控制方法
5.1 群智能架构下多区域室温预测控制问题分析
5.1.1 变风量多区域室温控制系统形式
5.1.2 群智能架构下多区域室温控制拟解决的问题
5.2 群智能架构下分布式室温控制纳什最优化算法
5.2.1 纳什最优化方法概述
5.2.2 分布式模型预测控制算法的描述
5.2.3 变风量室温分布式Nash-DMC算法
5.3 分布式室温Nash-DMC最优控制仿真
5.3.1 Nash-DMC最优控制仿真的单机实现
5.3.2 变风量室温Nash-DMC控制参数的确定
5.3.3 同步调节下室温Nash-DMC最优控制仿真
5.3.4 异步调节下室温Nash-DMC最优控制仿真
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 办公建筑部分常用尺寸圆形散流器最大覆盖面积计算简表
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]变风量空调系统室温滞后响应数学模型及动态特性研究[J]. 邢天,张吉礼,历秀明. 暖通空调. 2019(04)
[2]变风量空调系统环状管网水力特性分析[J]. 由玉文,王劲松,郭春梅,张川. 流体机械. 2018(01)
[3]楼宇自动化技术研究进展[J]. 于震,李怀. 建筑科学. 2013(10)
[4]建筑自动化发展现状及趋势[J]. 董春桥. 建筑电气. 2012(08)
[5]分布式模型预测电压控制方法研究[J]. 杨洋,刘水平. 华北电力大学学报(自然科学版). 2012(04)
[6]能耗实时监测的数据挖掘方法[J]. 卿晓霞,肖丹,王波. 重庆大学学报. 2012(07)
[7]基于分布式控制系统（DCS）的变风量空调系统的设计[J]. 蒋虹. 建筑节能. 2011(08)
[8]基于协调的变风量空调系统分布式预测控制[J]. 王建玉,任庆昌. 信息与控制. 2010(05)
[9]智能建筑的特点与研究[J]. 田洪臣,康梅林,董小花. 山东农业大学学报(自然科学版). 2010(02)
[10]变风量空调系统的分布式预测控制[J]. 王建玉,任庆昌. 计算机工程与应用. 2008(05)
博士论文
[1]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
本文编号：2952585
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的来源
1.2 研究背景与意义
1.2.1 智能建筑及集中式网络架构存在的问题
1.2.2 群智能建筑及其架构形式概述
1.2.3 群智能建筑室温控制问题及研究意义
1.3 国内外研究现状分析
1.3.1 建筑智能化系统平台技术发展现状分析
1.3.2 多智能体及群智能建筑技术发展现状分析
1.3.3 变风量空调室温响应建模方法研究进展分析
1.3.4 变风量空调系统室温模型预测控制研究进展分析
1.4 主要研究内容及文章结构
2 群智能网络架构下建筑空间单元划分方法研究
2.1 大型公建空间单元分类及Mini-Max划分方法
2.1.1 大型公建基本空间单元分类
2.1.2 建筑空间单元Mini-Max划分方法
2.2 空间单元各类空调末端设备覆盖面积的确定
2.2.1 散流器
2.2.2 侧送风百叶
2.2.3 计算依据
2.2.4 覆盖面积计算实例
2B架构下建筑空间单元划分方法"> 2.3 I2B架构下建筑空间单元划分方法
2.4 建筑空间单元划分设计案例
2.4.1 大连东港某办公楼
2.4.2 大连某高校图书馆
2.4.3 大连某高校综合实验楼
2.5 本章小结
3 空间单元变风量室温动态解析模型的建立及辨识方法
3.1 变风量调节下室温响应解析模型的建立
3.1.1 变风量调节下室温变化解析模型的建立
3.1.2 变风量调节下室温响应解析求解
3.1.3 基于风量执行机构的室温响应解析模型
3.2 变风量室温动态响应特性试验及滞后时间的确定
3.2.1 变风量空调系统试验平台简介
3.2.2 室温响应特性试验原理及试验工况
3.2.3 夏季工况试验及结果分析
3.2.4 冬季工况试验及结果分析
3.3 变风量室温响应特性解析模型辨识及模型验证
3.3.1 室温响应特性解析模型辨识方法
3.3.2 变风量末端送风量辨识模型仿真结果
3.3.3 室温动态响应模型仿真验证
3.4 本章小结
4 基于解析模型的变风量室温模型预测控制方法及鲁棒性研究
4.1 变风量室温DMC控制方法的描述
4.1.1 模型预测控制方法概述
4.1.2 变风量室温响应内部模型的求解
4.1.3 变风量室温响应的滚动优化方法
4.1.4 变风量室温预测值的反馈校正方法
4.1.5 变风量室温DMC预测控制算法流程
4.2 变风量室温DMC方法关键参数的确定
4.2.1 控制目标参数和约束条件参数的确定
4.2.2 采样周期和时域参数的确定
4.2.3 权重矩阵和反馈校正矩阵的确定
4.3 变风量室温DMC控制仿真及结果分析
4.3.1 1#房间仿真结果
4.3.2 2#房间仿真结果
4.3.3 3#房间仿真结果
4.3.4 仿真结果分析
4.4 变风量室温DMC控制的鲁棒性分析
4.4.1 变风量室温响应解析模型参数摄动分析
4.4.2 变风量室温放大系数摄动鲁棒性
4.4.3 变风量室温时间常数摄动鲁棒性
4.4.4 变风量室温滞后时间摄动鲁棒性
4.5 本章小结
5 群智能架构下变风量室温分布式Nash-DMC最优控制方法
5.1 群智能架构下多区域室温预测控制问题分析
5.1.1 变风量多区域室温控制系统形式
5.1.2 群智能架构下多区域室温控制拟解决的问题
5.2 群智能架构下分布式室温控制纳什最优化算法
5.2.1 纳什最优化方法概述
5.2.2 分布式模型预测控制算法的描述
5.2.3 变风量室温分布式Nash-DMC算法
5.3 分布式室温Nash-DMC最优控制仿真
5.3.1 Nash-DMC最优控制仿真的单机实现
5.3.2 变风量室温Nash-DMC控制参数的确定
5.3.3 同步调节下室温Nash-DMC最优控制仿真
5.3.4 异步调节下室温Nash-DMC最优控制仿真
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 办公建筑部分常用尺寸圆形散流器最大覆盖面积计算简表
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]变风量空调系统室温滞后响应数学模型及动态特性研究[J]. 邢天,张吉礼,历秀明. 暖通空调. 2019(04)
[2]变风量空调系统环状管网水力特性分析[J]. 由玉文,王劲松,郭春梅,张川. 流体机械. 2018(01)
[3]楼宇自动化技术研究进展[J]. 于震,李怀. 建筑科学. 2013(10)
[4]建筑自动化发展现状及趋势[J]. 董春桥. 建筑电气. 2012(08)
[5]分布式模型预测电压控制方法研究[J]. 杨洋,刘水平. 华北电力大学学报(自然科学版). 2012(04)
[6]能耗实时监测的数据挖掘方法[J]. 卿晓霞,肖丹,王波. 重庆大学学报. 2012(07)
[7]基于分布式控制系统（DCS）的变风量空调系统的设计[J]. 蒋虹. 建筑节能. 2011(08)
[8]基于协调的变风量空调系统分布式预测控制[J]. 王建玉,任庆昌. 信息与控制. 2010(05)
[9]智能建筑的特点与研究[J]. 田洪臣,康梅林,董小花. 山东农业大学学报(自然科学版). 2010(02)
[10]变风量空调系统的分布式预测控制[J]. 王建玉,任庆昌. 计算机工程与应用. 2008(05)
博士论文
[1]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
本文编号：2952585
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