基于多区域空调房间温湿度的MPC算法研究

针对带有外界干扰的多区域空调房间温湿度跟踪控制问题,从建立多区域空调房间的热力学模型出发,在选取稳态工作点对模型进行处理的基础上,提出一种基于多输入多输出状态空间模型的模型预测控制(model predictive control, MPC)策略。设计了多目标优化的性能指标函数,以节约能耗。在matlab中使用mpt3工具箱对控制算法进行验证,在存在干扰的情况下,供气区,工作区,回风区三个区域的温湿度在满足约束的条件下都能较快跟踪上参考值,且鲁棒性较好,验证了所提出的MPC算法有效性与可行性。

多区域暖通空调温湿度鲁棒模型预测控制策略

多区域暖通空调(heating,ventilation and air conditioning,HVAC)系统相比基础的单区域空调系统能够更好地描述空调房间各区域内的动态热响应过程,传统模型预测控制(model predictive control,MPC)算法能较好实现温湿度控制,但室内区域之间传热系数的耦合作用,使得模型中存在不确定性扰动,这种情况下,传统MPC算法难以实现控制。针对这类问题,设计了一种基于线性矩阵不等式的改进鲁棒模型预测控制(robust model predictive control,RMPC)策略,将模型中存在的扰动用多胞不确定集来表示。最终将一个无穷时域控制量无限的最小化最坏情况的min-max问题转化为有限时域内求解状态反馈控制率的问题,同时考虑了状态与输入约束条件,通过在线实时求解即可得到每一时刻最优解。最后对多区域HVAC空调房间系统进行仿真,结果表明本文算法下3个区域温湿度的跟踪精度较高,抗干扰能力也较强。

MPC在空调系统中的应用综述

在人们的环保意识日渐提升的大环境下,空调厂商从研究如何改善空调系统的制冷效果逐渐转为研发更加节能高效的空调,将MPC算法应用于新型空调中也成了一种趋势。本文先总结了MPC在冰蓄冷空调和中央空调中的应用研究,然后着重综述了国内现今MPC在主流的变风量空调中的研究成果。最终决定选取变风量空调的送风量故障检测作为未来的研究方向。