基于人群密度估计的空调末端及新风量分级调控方法

负荷估计是空调系统优化控制的关键一环,人员移动的随机性和不确定性,使得建筑空间人员负荷难以准确估计,导致现有控制策略控制效果欠佳,系统响应不及时,滞后性大,造成能源浪费以及建筑内部环境热舒适性降低.针对该问题,提出一种基于人群密度估计的空调末端及新风量分级控制策略.首先,采集建筑空间图像信息,建立多列卷积神经网络人群密度估计模型,获取人员数量及动态分布,计算人员实时负荷;其次,引入人员负荷控制因子,提出空调分级调控策略,实现空调末端及新风供给.实验结果表明,方法能够更好地维持建筑内部热环境稳定,系统响应速度更快,具有较好的节能潜力.     

变风量空调系统新风量的实时预测

在多区域变风量（Variable Air Volume，VAV）空调系统的新风控制中，现行的控制方案不可避免地遇到困难，使用预测的方法来实施前馈控制，对可能出现的扰动提前作出补偿将有可能改善目前多区域VAV空调系统的新风控制问题，ARIMA模型可以较准确地预测非稳态随机过程的时间序列，以季节性ARIMA模型为预测模型，在利用CO2浓度检测室内人数的基础上，对一大楼中各区域的新风要求进行了预测，结果表明，季节性的ARIMA模型可以很好地满足空调系统新风预测的要求。     

建筑空调系统最优停机时间预测与控制

针对建筑空调系统在停机阶段联合优化控制自然通风和室内空调系统,以在满足室内人员舒适的同时尽量减小建筑总能耗的问题,研究了自然通风量、风机盘管和新风送风量为控制输入,室内环境,包括空气温度、空气含湿量为系统状态,建筑总能耗为目标,室内人员舒适度为约束,且控制变量和状态变量受约束的最优控制问题。研究中通过采用神经网络来逼近和预测天气、室内初始环境参数与空调最优停机时间、最优联合控制策略之间的非线性映射关系,找到了一条简单可行、性能较好的非最优策略,极大地提高了联合控制策略的普适性和推广能力;经神经网络结构参数的优化配置后,建筑空调系统停机时间预测和控制的可靠性和精准性有所提高。室内环境状态和建筑能耗的数值比较表明:所提策略在有效降低问题复杂度和计算成本的同时,仿真时间在1h的尺度上可进一步节能约20%。     

质子交换膜燃料电池最优过氧比多内模控制

基于多模型的内模控制及前馈控制研究了质子交换膜燃料电池的最优过氧比控制策略.在该策略中,通过选择不同典型工况点进行模型线性化以获取系统内模;结合隶属函数和前馈设计方法实现了最优过氧比的多内模控制策略.仿真结果表明,该控制策略比常规单内模控制器以及PID控制在大范围内具有更好的控制品质.     

基于显式随机模型预测控制的功率分流式混合动力 车辆能量管理策略

混合动力车辆的能量管理策略对提高燃油经济性十分重要.为了提高功率分流式混合动力车辆的燃油经济性以及能量管理策略的实时性,设计了基于显式随机模型预测控制的能量管理策略.首先利用马尔科夫链预测车速,通过简化控制模型,把非线性的能量管理问题转化为线性二次优化问题,建立了以预测域内能量消耗最小为目标的随机模型预测策略(SMPC);然后通过参数化求解得到显式随机模型预测控制策略,该策略既保持了随机模型预测控制方法的优势,又提高了计算速度;最后在多个工况下进行仿真,对提出的能量管理策略的有效性进行验证.仿真结果表明:与基于规则的控制策略相比燃油经济性最高可提高28.64%,同时该策略在仿真中的平均计算时间为3.1 ms,具有实时运算潜力.     

家居新风系统控制器的设计与实现

为使新风系统与空调协调工作,设计了由主控制器、空调控制单元、空调状态检测单元以及室外温度采集节点等模块组成的新风系统控制器.该控制器各模块间利用Zigbee技术进行通信,控制器通过对室外当前温度与预设的房间期望温度的比较,以±1℃温控的方法平滑控制空调的启闭以及智能地控制新风的引入.实验表明:该控制器功耗低、可靠性高、成本低、使用方便,可在智能家居领域推广使用.     

基于PMV的多区域暖通空调事件触发间歇控制研究

提高建筑能源管理效率一直是研究的热点问题,尤其是暖通空调(HVAC)作为主要的能源消耗者.本研究针对多区域HVAC系统,提出了一种基于预测平均感觉值(PMV)的事件触发间歇控制策略,旨在提升建筑的能源管理效率及室内热舒适度.将PMV指数范围作为事件触发间歇控制的规则,设计了相应的间歇控制器,可以得到多区域HVAC系统室内温度维持在可接受范围内的可行条件,同时排除了Zeno行为;通过数值仿真与连续控制策略的对比分析,证实了该控制策略在提供良好热舒适性的同时,具有显著的节能优势.     

黑箱系统的一种简便自适应预测控制策略

采用一种输入输出增量式一元线性回归模型作为黑箱系统的预测模型,应用投影算法估计模型参数.该模型将对象输出增量分解为2个分量:一个为非零控制增量作用下的强制分量,另一个为控制增量为零时的自由分量,是一种非齐次时变线性模型.此外,应用广义预测控制理论,提出了一种基于该模型的自适应多步预测控制策略,导出了基于该模型的多步最优预测算式和最优控制律.该控制策略不仅具有广义预测控制的强自适应能力和强鲁棒性,且模型参数少,算法简单,适用于黑箱系统的控制.仿真结果表明该控制策略是有效的.     

基于有界干扰Hammerstein 模型的化工过程的预测控制

为了控制一类由Hammerstein模型描述的合有输入约束和有界干扰的非线性化工过程,提出一种鲁棒预测控制策略.该策略分为两步,第一步考虑系统状态不可测的情况,对无约束受干扰的线性模型采用鲁棒输出反馈预测控制方法计算中间变量,其中为了处理干扰,采用二次有界技术设计出能够在线更新的估计误差集合的方法使得系统有界收敛.第二步通过中间变量求解非线性代数方程和采用解饱和的方法得到满足约束的实际控制输入.为了验证方法的有效性,对聚丙烯牌号切换过程进行控制仿真.结果 表明,应用本文的控制策略,不仅能够保证优化问题的递推可行性也能保证闭环系统的鲁棒稳定性.     

专家控制策略在三容液位控制中的应用

论述了期望控制曲线渐进逼近策略及其自学习机制在专家控制中的应用,并通过对三容液位系统的实时专家控制,验证了该控制策略的合理性和有效性.     

过渡季节VAV空调系统送风温度的优化控制策略

变风量空调系统中,如何在良好室内空气品质与节能之间进行权衡一直是研究的难点．通过对多区域变风量空调及其控制系统进行分析研究,按照ASHRAE通风标准对新风量的要求,针对混和送风系统提出并在Tmsys仿真平台上分析了送风温度优化控制方案在不同负荷条件下的控制效果．研究结果表明,室外新风温度低于室内温度设定值时,送风温度的设定值受到设计风量和运行时刻各个空调区域风阀开度大小的限制．当过渡季节早晚的新风温度低于室内设定温度的工况时,若将送风温度由13℃升高到16℃,不但可以减少2．8％的空调系统能耗,而且有助于改善空气品质．     

多区域变风量空调系统送风温度的优化节能控制

在分析变风量空调系统局部控制的基础上,提出了两种实时的优化控制方案。其一是利用变风量末端风门开度的信号,将它们作为各区域相对负荷的指示信号,对送风温度进行实时优化;其二是针对周边区域采用定风量末端控制太阳辐射热负 空调系统,根据周边区域相对负荷大小,实时优化定风量末端的开／停控制。     

风机盘管系统冬季空调工况的i—d图设计

对于风机盘管加新风系统中最常见的新风处理方式之一：处理后新风直接送入室内，文章根据冬季新风比确定风机盘管出风状态点和冬季新风处理终态点，给出了冬季空调工况的i-d图设计方法。对于冬季新风处理终参数的选取，给出3种情况：冬季新风处理至室内焓值；冬季新风处理至室内焓线和等温线之间；冬季新风处理至室内等温线或稍低于室内设计温度。经过比较分析，认为第2种方法是可取的。     

设置新风系统与开窗换气的空调能耗对比研究

为研究供冷、采暖两季采用开窗和设置新风系统为房间引入新风的能耗差异,以长沙某房间为模型,计算了三种不同形式的外窗在室外有风、无风状态下的开窗换气能耗;并与设置机械新风系统(有、无热回收)提供新风的能耗进行了对比分析。结果表明:在保证室内新风需求量的前提下,采用有热回收新风系统的能耗最低,无热回收新风系统的能耗次之,开窗换气的能耗最高;该结论在室外有风还是无风情况下都成立。通过对三种形式外窗开窗换气能耗的比较,发现推拉窗开窗能耗比悬窗和平开窗能耗要小。因此在长沙地区不适合采用开窗换气的方式为房间提供新风,应设置机械新风系统;若在没有条件安装新风系统的情况下,外窗形式则优先考虑推拉窗。     

变风量空调系统室内湿度控制分析

在变风量空调及其控制系统动态仿真软件的基础上,根据ASHRAE Standard 62-2001标准对于湿度控制的要求,分析了送风温度和冷媒水供水温度对空调区域相对湿度控制的影响．同时提出并分析了满足ASHRAE Standard 62-2001标准对湿度控制要求的送风温度优化控制策略。     

送风量影响外源颗粒物室内扩散试验研究

为了研究送风量对外源颗粒物室内扩散的影响规律,在7.6 m×5.6 m×4.6 m(长×宽×高)的试验空间内,使用旋流施放装置向送风管道内施放示踪剂、控制送风量和采用立体多时段采样化学分析法,对不同送风条件下外源颗粒物室内扩散进行了试验研究。结果表明,外源有害颗粒物通过通风管路进入室内,送风量对外源颗粒物室内扩散有明显的影响,随送风量增大,室内悬浮颗粒物浓度相对均方差减小,平均浓度、危害面积以及危害体积呈现先增大后趋于稳定的趋势;颗粒物污染事故发生后,为减轻受影响建筑室内的危害程度,及时关闭送风是有效处置措施之一。     

空调建筑室内颗粒物浓度变化特征分析

为控制室内PM10的质量浓度,基于质量平衡方程建立了室内可吸入颗粒数学模型并对其进行简化;推导出空调通风系统在开启、关闭两种时段下室内PM10浓度瞬时式。通过数值计算,分析了初始PM10浓度、室外PM10浓度、渗风量、新风比、过滤器效率等因素对室内PM10浓度变化的影响。计算结果表明:提高集中空调系统的各级过滤器效率,有助于改善室内颗粒物污染状况。     

楼宇空调变水量冷媒水系统实时优化控制

为达到节能和优化系统控制的目的，在楼宇空调水系统及其局部控制仿真分析的基础上，针对变流量系统监测点和可调参数较多的特点，提出并验证了3个实时优化控制方案：根据初级和二级冷媒水流量的比率，实时优化多台冷水机组的启／停控制；利用AHU自动控制水阀的阀位信息，实时优化二级水泵的控制；利用AHU自动控制水阀的阀位信息以及二级泵的工作状况，实时优化冷水机组出水温度的控制．结果表明，同常规的控制方案相比，这3个优化控制方案不仅能够不同程度地达到节能的目的，而且还能够改善系统局部控制的特性．     

辐射供冷住宅设计最小新风量的有效利用

以低冷负荷住宅建筑为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究送风末端与冷吊顶结合时,最小新风量的有效利用,通过数值模拟得出了上送风、置换通风、下送风三种气流组织形式与冷吊顶相结合时室内各位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度等参数,对三种气流组织下的室内空气质量水平和热舒适水平进行了综合评价.研究结果表明,与冷吊顶结合时,采用置换通风和下送风形式,室内可获得更佳的室内空气品质,最小新风量可获得更有效的利用.