基于群智能平臺(tái)的變風(fēng)量空間單元室溫預(yù)測(cè)控制方法研究
發(fā)布時(shí)間:2021-01-02 03:44
群智能建筑是近年來智能建筑發(fā)展的新熱點(diǎn)、新方向,是將人工智能技術(shù)用于智能建筑控制系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)扁平化、無中心的一種樓宇智能化系統(tǒng)形式。群智能建筑系統(tǒng)平臺(tái)下,建筑被分解為建筑空間和機(jī)電設(shè)備兩大類基本單元。建筑空間單元作為人員活動(dòng)的主要場(chǎng)所和暖通空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境調(diào)控的主要對(duì)象,其劃分方法和室內(nèi)環(huán)境控制方法的研究,對(duì)于群智能系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義,也是亟需解決的關(guān)鍵問題。本文將面向I2B網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下建筑空間單元熱環(huán)境控制問題,提出可行的解決方案。首先,根據(jù)各類大型公共建筑共性空間單元的特點(diǎn),對(duì)各類空間單元進(jìn)行分類,并從物理場(chǎng)擴(kuò)散的角度出發(fā),提煉出各類空間單元的劃分方法,為群智能建筑環(huán)境參數(shù)控制提供基礎(chǔ)支撐。其次,通過對(duì)變風(fēng)量調(diào)節(jié)下建筑空間單元室溫動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程的理論分析,對(duì)變風(fēng)量空調(diào)室溫動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程進(jìn)行理論求解,結(jié)合風(fēng)系統(tǒng)執(zhí)行器間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立室溫響應(yīng)過程的解析模型。隨后,通過開環(huán)階躍響應(yīng)試驗(yàn)獲取室溫實(shí)際響應(yīng)曲線,同時(shí)通過仿真得到室溫解析模型的響應(yīng)曲線,并將仿真結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)解析模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。隨后,基于變風(fēng)量調(diào)節(jié)下空間單元室溫動(dòng)態(tài)響應(yīng)的解析模型,結(jié)合模型預(yù)...
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:113 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題的來源
1.2 研究背景與意義
1.2.1 智能建筑及集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在的問題
1.2.2 群智能建筑及其架構(gòu)形式概述
1.2.3 群智能建筑室溫控制問題及研究意義
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
1.3.1 建筑智能化系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.3.2 多智能體及群智能建筑技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.3.3 變風(fēng)量空調(diào)室溫響應(yīng)建模方法研究進(jìn)展分析
1.3.4 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)室溫模型預(yù)測(cè)控制研究進(jìn)展分析
1.4 主要研究?jī)?nèi)容及文章結(jié)構(gòu)
2 群智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下建筑空間單元?jiǎng)澐址椒ㄑ芯?br> 2.1 大型公建空間單元分類及Mini-Max劃分方法
2.1.1 大型公建基本空間單元分類
2.1.2 建筑空間單元Mini-Max劃分方法
2.2 空間單元各類空調(diào)末端設(shè)備覆蓋面積的確定
2.2.1 散流器
2.2.2 側(cè)送風(fēng)百葉
2.2.3 計(jì)算依據(jù)
2.2.4 覆蓋面積計(jì)算實(shí)例
2B架構(gòu)下建筑空間單元?jiǎng)澐址椒?> 2.3 I2B架構(gòu)下建筑空間單元?jiǎng)澐址椒?br> 2.4 建筑空間單元?jiǎng)澐衷O(shè)計(jì)案例
2.4.1 大連東港某辦公樓
2.4.2 大連某高校圖書館
2.4.3 大連某高校綜合實(shí)驗(yàn)樓
2.5 本章小結(jié)
3 空間單元變風(fēng)量室溫動(dòng)態(tài)解析模型的建立及辨識(shí)方法
3.1 變風(fēng)量調(diào)節(jié)下室溫響應(yīng)解析模型的建立
3.1.1 變風(fēng)量調(diào)節(jié)下室溫變化解析模型的建立
3.1.2 變風(fēng)量調(diào)節(jié)下室溫響應(yīng)解析求解
3.1.3 基于風(fēng)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)的室溫響應(yīng)解析模型
3.2 變風(fēng)量室溫動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性試驗(yàn)及滯后時(shí)間的確定
3.2.1 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介
3.2.2 室溫響應(yīng)特性試驗(yàn)原理及試驗(yàn)工況
3.2.3 夏季工況試驗(yàn)及結(jié)果分析
3.2.4 冬季工況試驗(yàn)及結(jié)果分析
3.3 變風(fēng)量室溫響應(yīng)特性解析模型辨識(shí)及模型驗(yàn)證
3.3.1 室溫響應(yīng)特性解析模型辨識(shí)方法
3.3.2 變風(fēng)量末端送風(fēng)量辨識(shí)模型仿真結(jié)果
3.3.3 室溫動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型仿真驗(yàn)證
3.4 本章小結(jié)
4 基于解析模型的變風(fēng)量室溫模型預(yù)測(cè)控制方法及魯棒性研究
4.1 變風(fēng)量室溫DMC控制方法的描述
4.1.1 模型預(yù)測(cè)控制方法概述
4.1.2 變風(fēng)量室溫響應(yīng)內(nèi)部模型的求解
4.1.3 變風(fēng)量室溫響應(yīng)的滾動(dòng)優(yōu)化方法
4.1.4 變風(fēng)量室溫預(yù)測(cè)值的反饋校正方法
4.1.5 變風(fēng)量室溫DMC預(yù)測(cè)控制算法流程
4.2 變風(fēng)量室溫DMC方法關(guān)鍵參數(shù)的確定
4.2.1 控制目標(biāo)參數(shù)和約束條件參數(shù)的確定
4.2.2 采樣周期和時(shí)域參數(shù)的確定
4.2.3 權(quán)重矩陣和反饋校正矩陣的確定
4.3 變風(fēng)量室溫DMC控制仿真及結(jié)果分析
4.3.1 1#房間仿真結(jié)果
4.3.2 2#房間仿真結(jié)果
4.3.3 3#房間仿真結(jié)果
4.3.4 仿真結(jié)果分析
4.4 變風(fēng)量室溫DMC控制的魯棒性分析
4.4.1 變風(fēng)量室溫響應(yīng)解析模型參數(shù)攝動(dòng)分析
4.4.2 變風(fēng)量室溫放大系數(shù)攝動(dòng)魯棒性
4.4.3 變風(fēng)量室溫時(shí)間常數(shù)攝動(dòng)魯棒性
4.4.4 變風(fēng)量室溫滯后時(shí)間攝動(dòng)魯棒性
4.5 本章小結(jié)
5 群智能架構(gòu)下變風(fēng)量室溫分布式Nash-DMC最優(yōu)控制方法
5.1 群智能架構(gòu)下多區(qū)域室溫預(yù)測(cè)控制問題分析
5.1.1 變風(fēng)量多區(qū)域室溫控制系統(tǒng)形式
5.1.2 群智能架構(gòu)下多區(qū)域室溫控制擬解決的問題
5.2 群智能架構(gòu)下分布式室溫控制納什最優(yōu)化算法
5.2.1 納什最優(yōu)化方法概述
5.2.2 分布式模型預(yù)測(cè)控制算法的描述
5.2.3 變風(fēng)量室溫分布式Nash-DMC算法
5.3 分布式室溫Nash-DMC最優(yōu)控制仿真
5.3.1 Nash-DMC最優(yōu)控制仿真的單機(jī)實(shí)現(xiàn)
5.3.2 變風(fēng)量室溫Nash-DMC控制參數(shù)的確定
5.3.3 同步調(diào)節(jié)下室溫Nash-DMC最優(yōu)控制仿真
5.3.4 異步調(diào)節(jié)下室溫Nash-DMC最優(yōu)控制仿真
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 辦公建筑部分常用尺寸圓形散流器最大覆蓋面積計(jì)算簡(jiǎn)表
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)室溫滯后響應(yīng)數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性研究[J]. 邢天,張吉禮,歷秀明. 暖通空調(diào). 2019(04)
[2]變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)環(huán)狀管網(wǎng)水力特性分析[J]. 由玉文,王勁松,郭春梅,張川. 流體機(jī)械. 2018(01)
[3]樓宇自動(dòng)化技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 于震,李懷. 建筑科學(xué). 2013(10)
[4]建筑自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 董春橋. 建筑電氣. 2012(08)
[5]分布式模型預(yù)測(cè)電壓控制方法研究[J]. 楊洋,劉水平. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(04)
[6]能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)挖掘方法[J]. 卿曉霞,肖丹,王波. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(07)
[7]基于分布式控制系統(tǒng)(DCS)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 蔣虹. 建筑節(jié)能. 2011(08)
[8]基于協(xié)調(diào)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)分布式預(yù)測(cè)控制[J]. 王建玉,任慶昌. 信息與控制. 2010(05)
[9]智能建筑的特點(diǎn)與研究[J]. 田洪臣,康梅林,董小花. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(02)
[10]變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的分布式預(yù)測(cè)控制[J]. 王建玉,任慶昌. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2008(05)
博士論文
[1]智能建筑無中心平臺(tái)架構(gòu)研究[D]. 沈啟.清華大學(xué) 2015
本文編號(hào):2952585
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:113 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題的來源
1.2 研究背景與意義
1.2.1 智能建筑及集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在的問題
1.2.2 群智能建筑及其架構(gòu)形式概述
1.2.3 群智能建筑室溫控制問題及研究意義
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
1.3.1 建筑智能化系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.3.2 多智能體及群智能建筑技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.3.3 變風(fēng)量空調(diào)室溫響應(yīng)建模方法研究進(jìn)展分析
1.3.4 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)室溫模型預(yù)測(cè)控制研究進(jìn)展分析
1.4 主要研究?jī)?nèi)容及文章結(jié)構(gòu)
2 群智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下建筑空間單元?jiǎng)澐址椒ㄑ芯?br> 2.1 大型公建空間單元分類及Mini-Max劃分方法
2.1.1 大型公建基本空間單元分類
2.1.2 建筑空間單元Mini-Max劃分方法
2.2 空間單元各類空調(diào)末端設(shè)備覆蓋面積的確定
2.2.1 散流器
2.2.2 側(cè)送風(fēng)百葉
2.2.3 計(jì)算依據(jù)
2.2.4 覆蓋面積計(jì)算實(shí)例
2B架構(gòu)下建筑空間單元?jiǎng)澐址椒?> 2.3 I2B架構(gòu)下建筑空間單元?jiǎng)澐址椒?br> 2.4 建筑空間單元?jiǎng)澐衷O(shè)計(jì)案例
2.4.1 大連東港某辦公樓
2.4.2 大連某高校圖書館
2.4.3 大連某高校綜合實(shí)驗(yàn)樓
2.5 本章小結(jié)
3 空間單元變風(fēng)量室溫動(dòng)態(tài)解析模型的建立及辨識(shí)方法
3.1 變風(fēng)量調(diào)節(jié)下室溫響應(yīng)解析模型的建立
3.1.1 變風(fēng)量調(diào)節(jié)下室溫變化解析模型的建立
3.1.2 變風(fēng)量調(diào)節(jié)下室溫響應(yīng)解析求解
3.1.3 基于風(fēng)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)的室溫響應(yīng)解析模型
3.2 變風(fēng)量室溫動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性試驗(yàn)及滯后時(shí)間的確定
3.2.1 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介
3.2.2 室溫響應(yīng)特性試驗(yàn)原理及試驗(yàn)工況
3.2.3 夏季工況試驗(yàn)及結(jié)果分析
3.2.4 冬季工況試驗(yàn)及結(jié)果分析
3.3 變風(fēng)量室溫響應(yīng)特性解析模型辨識(shí)及模型驗(yàn)證
3.3.1 室溫響應(yīng)特性解析模型辨識(shí)方法
3.3.2 變風(fēng)量末端送風(fēng)量辨識(shí)模型仿真結(jié)果
3.3.3 室溫動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型仿真驗(yàn)證
3.4 本章小結(jié)
4 基于解析模型的變風(fēng)量室溫模型預(yù)測(cè)控制方法及魯棒性研究
4.1 變風(fēng)量室溫DMC控制方法的描述
4.1.1 模型預(yù)測(cè)控制方法概述
4.1.2 變風(fēng)量室溫響應(yīng)內(nèi)部模型的求解
4.1.3 變風(fēng)量室溫響應(yīng)的滾動(dòng)優(yōu)化方法
4.1.4 變風(fēng)量室溫預(yù)測(cè)值的反饋校正方法
4.1.5 變風(fēng)量室溫DMC預(yù)測(cè)控制算法流程
4.2 變風(fēng)量室溫DMC方法關(guān)鍵參數(shù)的確定
4.2.1 控制目標(biāo)參數(shù)和約束條件參數(shù)的確定
4.2.2 采樣周期和時(shí)域參數(shù)的確定
4.2.3 權(quán)重矩陣和反饋校正矩陣的確定
4.3 變風(fēng)量室溫DMC控制仿真及結(jié)果分析
4.3.1 1#房間仿真結(jié)果
4.3.2 2#房間仿真結(jié)果
4.3.3 3#房間仿真結(jié)果
4.3.4 仿真結(jié)果分析
4.4 變風(fēng)量室溫DMC控制的魯棒性分析
4.4.1 變風(fēng)量室溫響應(yīng)解析模型參數(shù)攝動(dòng)分析
4.4.2 變風(fēng)量室溫放大系數(shù)攝動(dòng)魯棒性
4.4.3 變風(fēng)量室溫時(shí)間常數(shù)攝動(dòng)魯棒性
4.4.4 變風(fēng)量室溫滯后時(shí)間攝動(dòng)魯棒性
4.5 本章小結(jié)
5 群智能架構(gòu)下變風(fēng)量室溫分布式Nash-DMC最優(yōu)控制方法
5.1 群智能架構(gòu)下多區(qū)域室溫預(yù)測(cè)控制問題分析
5.1.1 變風(fēng)量多區(qū)域室溫控制系統(tǒng)形式
5.1.2 群智能架構(gòu)下多區(qū)域室溫控制擬解決的問題
5.2 群智能架構(gòu)下分布式室溫控制納什最優(yōu)化算法
5.2.1 納什最優(yōu)化方法概述
5.2.2 分布式模型預(yù)測(cè)控制算法的描述
5.2.3 變風(fēng)量室溫分布式Nash-DMC算法
5.3 分布式室溫Nash-DMC最優(yōu)控制仿真
5.3.1 Nash-DMC最優(yōu)控制仿真的單機(jī)實(shí)現(xiàn)
5.3.2 變風(fēng)量室溫Nash-DMC控制參數(shù)的確定
5.3.3 同步調(diào)節(jié)下室溫Nash-DMC最優(yōu)控制仿真
5.3.4 異步調(diào)節(jié)下室溫Nash-DMC最優(yōu)控制仿真
5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 辦公建筑部分常用尺寸圓形散流器最大覆蓋面積計(jì)算簡(jiǎn)表
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)室溫滯后響應(yīng)數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性研究[J]. 邢天,張吉禮,歷秀明. 暖通空調(diào). 2019(04)
[2]變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)環(huán)狀管網(wǎng)水力特性分析[J]. 由玉文,王勁松,郭春梅,張川. 流體機(jī)械. 2018(01)
[3]樓宇自動(dòng)化技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 于震,李懷. 建筑科學(xué). 2013(10)
[4]建筑自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 董春橋. 建筑電氣. 2012(08)
[5]分布式模型預(yù)測(cè)電壓控制方法研究[J]. 楊洋,劉水平. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(04)
[6]能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)挖掘方法[J]. 卿曉霞,肖丹,王波. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(07)
[7]基于分布式控制系統(tǒng)(DCS)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 蔣虹. 建筑節(jié)能. 2011(08)
[8]基于協(xié)調(diào)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)分布式預(yù)測(cè)控制[J]. 王建玉,任慶昌. 信息與控制. 2010(05)
[9]智能建筑的特點(diǎn)與研究[J]. 田洪臣,康梅林,董小花. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(02)
[10]變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的分布式預(yù)測(cè)控制[J]. 王建玉,任慶昌. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2008(05)
博士論文
[1]智能建筑無中心平臺(tái)架構(gòu)研究[D]. 沈啟.清華大學(xué) 2015
本文編號(hào):2952585
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