为解决北方地区冬季采暖和空气污染等问题,太阳能与热泵等新型节能减排技术得到了越来越多的关注与应用。鉴于此,提出了串、并联式太阳能空气源热泵供热系统(Heating System of SolarAssisted Air Source Heat Pump,HSSAASHP)设计方案...为解决北方地区冬季采暖和空气污染等问题,太阳能与热泵等新型节能减排技术得到了越来越多的关注与应用。鉴于此,提出了串、并联式太阳能空气源热泵供热系统(Heating System of SolarAssisted Air Source Heat Pump,HSSAASHP)设计方案及其运行模式。以兰州地区某办公楼作为供热对象,基于TRNSYS(Transient System Simulation Program)对其串、并联式HSSAASHP分别进行了组态和运行状况进行了数值模拟及性能分析。结果表明:串、并联式HSSAASHP在理论上都是可行的,且前者在节能方面表现优于后者。此外,基于粒子群算法(Particle Swarm Algorithm,PSA)来优化串联式HSSAASHP的部分关键参数,进一步降低其运行成本,从而获得节能、降耗和减排的综合效益。展开更多
针对变风量空调系统(Variable Air Volume Air Conditioning System,VAVACS)的多参数、非线性且其主要控制回路之间存在强耦合的特性,提出了一种改进单神经元PID算法的前馈补偿解耦控制策略的设计思路。首先,对于3个主要控制回路:冷(热...针对变风量空调系统(Variable Air Volume Air Conditioning System,VAVACS)的多参数、非线性且其主要控制回路之间存在强耦合的特性,提出了一种改进单神经元PID算法的前馈补偿解耦控制策略的设计思路。首先,对于3个主要控制回路:冷(热)水流量QCW/HW-送风温度TSA、送风机转速n1-送风静压PSA和室内送风量QSA-空调房间温度或室温Tn,采用前馈补偿方法构建了解耦补偿器的传递函数矩阵,以消除它们之间的耦合效应。其次,设计了改进的单神经元PID算法(Modified Single Neuron PID Algorithm,MSNPIDA)。该MSNPIDA分别依据送风温度TSA、送风静压PSA和室温Tn的误差及误差变化率对相应的3个单神经元PID控制器参数的权值与增益系数进行自适应整定,获取相应的最佳值。最后,借助MATLAB工具,对基于MSNPIDA的VAVACS三参数前馈解耦单神经元PID控制系统进行编程和组态,且仿真运行。结果表明:基于MSNPIDA的VAVACS三参数前馈解耦单神经元PID控制系统在理论上是可行的,且相应的送风温度TSA、送风静压PSA和室温Tn的控制指标能够满足空调工艺的相关要求。展开更多
由于机型体积小,安装、操作方便和分散控制等特点,风机盘管(Fan Coil Unit,FCU)空调系统在办公楼、宾馆和公寓等建筑场所得到了广泛应用。然而,其主要设备-FCU具有惯性和较大时间滞后等动态特性,传统控制方式,如整数阶PID方式会导致室...由于机型体积小,安装、操作方便和分散控制等特点,风机盘管(Fan Coil Unit,FCU)空调系统在办公楼、宾馆和公寓等建筑场所得到了广泛应用。然而,其主要设备-FCU具有惯性和较大时间滞后等动态特性,传统控制方式,如整数阶PID方式会导致室温稳态误差和超调量较大,调节时间长等问题。鉴于此,提出FCU的室温分数阶PID(PIλDμ)控制器参数整定新算法及其控制系统构建的设计思路。首先,结合空调工艺的相关要求和分数阶控制技术,分别对FCU作用下的室内温度对象、室温测量变送器、FCU的送风单元、冷却/加热单元和室温PIλDμ控制器(Indoor Temperature Fractional Order Proportional Integral Derivative Controller,IT-FOPIDC)进行建模。其次,基于改进的蚁群优化算法(Improved Ant Colony Optimization Algorithm,IACOA)对该IT-FOPIDC的5个控制参数进行整定,获取其最佳值。最后,借助Matlab工具,对FCU作用下的空调房间室温PIλDμ调节系统进行组态和数值模拟其控制效果。结果表明,该室温PIλDμ调节系统在理论上是可行的,且室温控制效果明显优于Ziegler-Nichols(Z-N)整定法和ACOA算法的室温整数阶PID控制系统。展开更多
目前,空调房间配用的变风量末端装置(Variable Air Volume Terminal,VAV-TMN)往往采用整数阶PID-P串级调节方式,这带来了室温控制误差和超调量较大以及调节时间较长等问题。鉴于此,提出了空调VAV-TMN的室温分数阶PID-送风量PI的串级调...目前,空调房间配用的变风量末端装置(Variable Air Volume Terminal,VAV-TMN)往往采用整数阶PID-P串级调节方式,这带来了室温控制误差和超调量较大以及调节时间较长等问题。鉴于此,提出了空调VAV-TMN的室温分数阶PID-送风量PI的串级调节器设计方法。首先,综合分析空调工艺和自动控制的相关要求,对室内温度对象、温度和风量测量变送单元、送风量执行单元分别进行建模,确定主控制器为室温分数阶PID控制器(Indoor Temperature Fractional Order Proportional Integral Derivative Controller,IT-FOPIDC)和副控制器为送风量PI控制器(Sending Air Volume Proportional Integral Controller,SAV-PIC)的控制策略。其次,基于改进的自适应差分进化(Improved Parameter Self-adaptive Differential Evolution,IPSA-DE)算法来分别整定出IT-FOPIDC和SAV-PIC的控制参数最佳值。最后,借助MATLAB/Simulink工具,对该空调VAV-TMN的室温PIλDμ-送风量PI串级调节系统进行组态和数值模拟相应的控制效果。结果表明,该串级控制系统在理论上是可行的,且室温的控制效果明显优于基于Ziegler-Nichols整定法和DE算法的整数阶室温PID-送风量PI串级调节系统。展开更多
目前,空调房间所配置的风机型变风量末端装置(Variable Air Volume Box,VAV-Box)往往采用整数阶PID或PID-PI串级的调节方式,会导致室温控制的稳态误差和超调量均较大以及室内静压波动的问题。鉴于此,本文提出了风机型VAV-Box室温PI^λD^...目前,空调房间所配置的风机型变风量末端装置(Variable Air Volume Box,VAV-Box)往往采用整数阶PID或PID-PI串级的调节方式,会导致室温控制的稳态误差和超调量均较大以及室内静压波动的问题。鉴于此,本文提出了风机型VAV-Box室温PI^λD^μ-室内送风量PI^λ串级控制策略和修正的人群搜索算法实施控制器参数整定的设计理念。首先,结合空调工艺要求和自动控制技术,对风机型VAV-Box作用下的室温被控对象、室内温度和室内送风量测量变送器、室温PI^λD^μ控制器、室内送风量PI^λ控制器、变频器和送风机分别进行建模;其次,构建修正的人群搜索算法对PI^λD^μ和PI^λ两个控制器的8个参数进行整定,获取最佳值;最后,借助MATLAB工具,对该串级调节系统进行组态和数值模拟其控制效果。结果表明:基于修正的人群搜索算法的PI^λD^μ和PI^λ控制器参数整定和该串级调节系统在理论上是可行的,且相应的室温控制性能指标满足空调工艺的相关要求。展开更多
由于定风量空调机组(Constant Air Volume Air Handling Unit, CAVAHU)输出的新风量往往是固定的,当空调房间内的额定人员数量超员或不足时,会导致空调房间CO_(2)浓度测量值Cn高于室内CO_(2)浓度设定值Cn=Cn,set或新风负荷增大的状况。...由于定风量空调机组(Constant Air Volume Air Handling Unit, CAVAHU)输出的新风量往往是固定的,当空调房间内的额定人员数量超员或不足时,会导致空调房间CO_(2)浓度测量值Cn高于室内CO_(2)浓度设定值Cn=Cn,set或新风负荷增大的状况。对此提出了一种空调房间CO_(2)浓度二自由度内模分数阶PI控制策略和设计改进多目标人工蜂群算法(Improved Multi-Objective Artificial Bee Colony Algorithm, IMOABCA)对控制器参数实施整定的思路。首先,基于人工蜂群算法,分别对雇佣蜂和观察蜂引入自适应惯性权重和精英组策略,进行非线性递减和柯西变异的演变,并结合观察蜂搜索特性,将最小粒子角度引入外部档案集,获取相应的Pareto解集,设计IMOABCA,进而对控制器的3个参数进行整定,获得相应的最优值。最后,借助MATLAB工具,对该室内CO_(2)浓度的二自由度内模分数阶PI控制系统进行组态和仿真。结果表明:该室内CO_(2)浓度二自由度内模分数阶PI控制系统和IMOABCA是可行的,能够实现Cn=Cn,set的调节目的和获取控制器的3个参数最优值,提升室内CO_(2)浓度的调节品质。展开更多
供、回水压差对于空调一次泵变流量冷冻水系统(Primary Pump Variable Flow System of Air-Conditioning Chilled Water,ACCW-PPVFS)的水力平衡和适应空调用户侧冷负荷的动态变化是至关重要的。目前,其较多采用整数阶PID调节方式,这会...供、回水压差对于空调一次泵变流量冷冻水系统(Primary Pump Variable Flow System of Air-Conditioning Chilled Water,ACCW-PPVFS)的水力平衡和适应空调用户侧冷负荷的动态变化是至关重要的。目前,其较多采用整数阶PID调节方式,这会导致出现供、回水压差的稳态误差、超调量较大和振荡过度等问题。鉴于此,本文提出了ACCW-PPVFS供、回水压差的分数阶PID(PI^(λ)D^(μ))分级调节方式和改进的生物地理学优化算法(Modified Biogeography-Based Optimization Algorithm,MBBOA)进行相应PIλDμ控制器参数整定的设计理念。首先,综合空调工艺要求和自动控制理论,对该ACCW-PPVFS供、回水压差控制系统中的各个环节,如供、回水压差被控对象、供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制器(Fractional Order PID Controller for Pressure Difference between Supply and Return Water,PDSRW-FOPIDC)、变频水泵和旁通水流量执行器等建立传递函数。其次,通过对生物地理学优化算法中的迁移因子(Migration Factor)φ进行线性递减改变,构建出MBBOA,且对该PDSRW-FOPIDC参数进行整定,获取5个参数最优值。同时,采取分级控制策略,分别对一次泵和分、集水器之间的旁通执行器进行变频和旁通流量qbypass的调节,以适应空调用户侧负荷的大、小需求和保证供、回水压差ΔP等于其设定值ΔPset。最后,借助MATLAB中的Simulink工具,对该供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制系统进行组态和数值仿真。结果表明:基于MBBOA的供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制器参数整定和该供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制系统在理论上是可行的,可适应空调用户侧冷负荷的动态变化,且满足ΔP=ΔPset空调工艺的相关要求和维持水力平衡。展开更多
鉴于蒸汽压缩式制冷机组蒸发温度T_(e)与过热度D_(sh)的控制回路之间存在强耦合及大惯性、非线性和时延等特性。提出了一种蒸发温度与过热度的前馈解耦PID控制策略,且设计出改进多目标人工鱼群算法(Modified Multi-objective Artificial...鉴于蒸汽压缩式制冷机组蒸发温度T_(e)与过热度D_(sh)的控制回路之间存在强耦合及大惯性、非线性和时延等特性。提出了一种蒸发温度与过热度的前馈解耦PID控制策略,且设计出改进多目标人工鱼群算法(Modified Multi-objective Artificial Fish Swarm Algorithm,MMOAFSA)对相应的PID控制器参数进行整定,以提升T_(e)与D_(sh)的调节质量。首先,对两个控制环路:电子膨胀阀开度O_(EEV)—蒸发温度T_(e)和压缩机驱动电机的供电频率f—过热度D_(sh),通过前馈补偿解耦方式来消除这两个控制回路之间的耦合效应。其次,对基本型单目标人工鱼群算法的视野V和步长S进行指数递减变化,构建改进单目标人工鱼群算法(Modified Single Objective Artificial Fish Swarm Algorithm,MSOAFSA)。再将多目标优化的混沌局部搜索策略引入MSOAFSA,设计了MMOAFSA。考虑绝对积分时间误差(Integrated Time Absolute Error,ITAE)、调节时间tc和稳态误差绝对值Ess,将min(ITAE,tc,Ess)作为MMOAFSA的多目标适应度函数,并应用该MMOAFSA对两个控制器的6个参数(KP_(1),KI_(1),KD_(1),KP_(2),KI_(2),KD_(2))进行多目标寻优,获取了相应的Pareto最优解。最后,借助MATLAB工具,对VCRU双参数前馈解耦PID控制系统(Two-Parameter Feedforward Decoupling PID Control System for VCRU,VCRU-TPFDPIDCS)组态与数值模拟。结果表明:该控制策略能够消除控制回路之间的耦合效应,同时MMOAFSA对两个控制器6个参数的自适应整定是可行的,且对T_(e)与D_(sh)的调节质量也明显优于传统的PID调节方式。展开更多
文摘为解决北方地区冬季采暖和空气污染等问题,太阳能与热泵等新型节能减排技术得到了越来越多的关注与应用。鉴于此,提出了串、并联式太阳能空气源热泵供热系统(Heating System of SolarAssisted Air Source Heat Pump,HSSAASHP)设计方案及其运行模式。以兰州地区某办公楼作为供热对象,基于TRNSYS(Transient System Simulation Program)对其串、并联式HSSAASHP分别进行了组态和运行状况进行了数值模拟及性能分析。结果表明:串、并联式HSSAASHP在理论上都是可行的,且前者在节能方面表现优于后者。此外,基于粒子群算法(Particle Swarm Algorithm,PSA)来优化串联式HSSAASHP的部分关键参数,进一步降低其运行成本,从而获得节能、降耗和减排的综合效益。
文摘针对变风量空调系统(Variable Air Volume Air Conditioning System,VAVACS)的多参数、非线性且其主要控制回路之间存在强耦合的特性,提出了一种改进单神经元PID算法的前馈补偿解耦控制策略的设计思路。首先,对于3个主要控制回路:冷(热)水流量QCW/HW-送风温度TSA、送风机转速n1-送风静压PSA和室内送风量QSA-空调房间温度或室温Tn,采用前馈补偿方法构建了解耦补偿器的传递函数矩阵,以消除它们之间的耦合效应。其次,设计了改进的单神经元PID算法(Modified Single Neuron PID Algorithm,MSNPIDA)。该MSNPIDA分别依据送风温度TSA、送风静压PSA和室温Tn的误差及误差变化率对相应的3个单神经元PID控制器参数的权值与增益系数进行自适应整定,获取相应的最佳值。最后,借助MATLAB工具,对基于MSNPIDA的VAVACS三参数前馈解耦单神经元PID控制系统进行编程和组态,且仿真运行。结果表明:基于MSNPIDA的VAVACS三参数前馈解耦单神经元PID控制系统在理论上是可行的,且相应的送风温度TSA、送风静压PSA和室温Tn的控制指标能够满足空调工艺的相关要求。
文摘由于机型体积小,安装、操作方便和分散控制等特点,风机盘管(Fan Coil Unit,FCU)空调系统在办公楼、宾馆和公寓等建筑场所得到了广泛应用。然而,其主要设备-FCU具有惯性和较大时间滞后等动态特性,传统控制方式,如整数阶PID方式会导致室温稳态误差和超调量较大,调节时间长等问题。鉴于此,提出FCU的室温分数阶PID(PIλDμ)控制器参数整定新算法及其控制系统构建的设计思路。首先,结合空调工艺的相关要求和分数阶控制技术,分别对FCU作用下的室内温度对象、室温测量变送器、FCU的送风单元、冷却/加热单元和室温PIλDμ控制器(Indoor Temperature Fractional Order Proportional Integral Derivative Controller,IT-FOPIDC)进行建模。其次,基于改进的蚁群优化算法(Improved Ant Colony Optimization Algorithm,IACOA)对该IT-FOPIDC的5个控制参数进行整定,获取其最佳值。最后,借助Matlab工具,对FCU作用下的空调房间室温PIλDμ调节系统进行组态和数值模拟其控制效果。结果表明,该室温PIλDμ调节系统在理论上是可行的,且室温控制效果明显优于Ziegler-Nichols(Z-N)整定法和ACOA算法的室温整数阶PID控制系统。
文摘目前,空调房间配用的变风量末端装置(Variable Air Volume Terminal,VAV-TMN)往往采用整数阶PID-P串级调节方式,这带来了室温控制误差和超调量较大以及调节时间较长等问题。鉴于此,提出了空调VAV-TMN的室温分数阶PID-送风量PI的串级调节器设计方法。首先,综合分析空调工艺和自动控制的相关要求,对室内温度对象、温度和风量测量变送单元、送风量执行单元分别进行建模,确定主控制器为室温分数阶PID控制器(Indoor Temperature Fractional Order Proportional Integral Derivative Controller,IT-FOPIDC)和副控制器为送风量PI控制器(Sending Air Volume Proportional Integral Controller,SAV-PIC)的控制策略。其次,基于改进的自适应差分进化(Improved Parameter Self-adaptive Differential Evolution,IPSA-DE)算法来分别整定出IT-FOPIDC和SAV-PIC的控制参数最佳值。最后,借助MATLAB/Simulink工具,对该空调VAV-TMN的室温PIλDμ-送风量PI串级调节系统进行组态和数值模拟相应的控制效果。结果表明,该串级控制系统在理论上是可行的,且室温的控制效果明显优于基于Ziegler-Nichols整定法和DE算法的整数阶室温PID-送风量PI串级调节系统。
文摘目前,空调房间所配置的风机型变风量末端装置(Variable Air Volume Box,VAV-Box)往往采用整数阶PID或PID-PI串级的调节方式,会导致室温控制的稳态误差和超调量均较大以及室内静压波动的问题。鉴于此,本文提出了风机型VAV-Box室温PI^λD^μ-室内送风量PI^λ串级控制策略和修正的人群搜索算法实施控制器参数整定的设计理念。首先,结合空调工艺要求和自动控制技术,对风机型VAV-Box作用下的室温被控对象、室内温度和室内送风量测量变送器、室温PI^λD^μ控制器、室内送风量PI^λ控制器、变频器和送风机分别进行建模;其次,构建修正的人群搜索算法对PI^λD^μ和PI^λ两个控制器的8个参数进行整定,获取最佳值;最后,借助MATLAB工具,对该串级调节系统进行组态和数值模拟其控制效果。结果表明:基于修正的人群搜索算法的PI^λD^μ和PI^λ控制器参数整定和该串级调节系统在理论上是可行的,且相应的室温控制性能指标满足空调工艺的相关要求。
文摘由于定风量空调机组(Constant Air Volume Air Handling Unit, CAVAHU)输出的新风量往往是固定的,当空调房间内的额定人员数量超员或不足时,会导致空调房间CO_(2)浓度测量值Cn高于室内CO_(2)浓度设定值Cn=Cn,set或新风负荷增大的状况。对此提出了一种空调房间CO_(2)浓度二自由度内模分数阶PI控制策略和设计改进多目标人工蜂群算法(Improved Multi-Objective Artificial Bee Colony Algorithm, IMOABCA)对控制器参数实施整定的思路。首先,基于人工蜂群算法,分别对雇佣蜂和观察蜂引入自适应惯性权重和精英组策略,进行非线性递减和柯西变异的演变,并结合观察蜂搜索特性,将最小粒子角度引入外部档案集,获取相应的Pareto解集,设计IMOABCA,进而对控制器的3个参数进行整定,获得相应的最优值。最后,借助MATLAB工具,对该室内CO_(2)浓度的二自由度内模分数阶PI控制系统进行组态和仿真。结果表明:该室内CO_(2)浓度二自由度内模分数阶PI控制系统和IMOABCA是可行的,能够实现Cn=Cn,set的调节目的和获取控制器的3个参数最优值,提升室内CO_(2)浓度的调节品质。
文摘供、回水压差对于空调一次泵变流量冷冻水系统(Primary Pump Variable Flow System of Air-Conditioning Chilled Water,ACCW-PPVFS)的水力平衡和适应空调用户侧冷负荷的动态变化是至关重要的。目前,其较多采用整数阶PID调节方式,这会导致出现供、回水压差的稳态误差、超调量较大和振荡过度等问题。鉴于此,本文提出了ACCW-PPVFS供、回水压差的分数阶PID(PI^(λ)D^(μ))分级调节方式和改进的生物地理学优化算法(Modified Biogeography-Based Optimization Algorithm,MBBOA)进行相应PIλDμ控制器参数整定的设计理念。首先,综合空调工艺要求和自动控制理论,对该ACCW-PPVFS供、回水压差控制系统中的各个环节,如供、回水压差被控对象、供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制器(Fractional Order PID Controller for Pressure Difference between Supply and Return Water,PDSRW-FOPIDC)、变频水泵和旁通水流量执行器等建立传递函数。其次,通过对生物地理学优化算法中的迁移因子(Migration Factor)φ进行线性递减改变,构建出MBBOA,且对该PDSRW-FOPIDC参数进行整定,获取5个参数最优值。同时,采取分级控制策略,分别对一次泵和分、集水器之间的旁通执行器进行变频和旁通流量qbypass的调节,以适应空调用户侧负荷的大、小需求和保证供、回水压差ΔP等于其设定值ΔPset。最后,借助MATLAB中的Simulink工具,对该供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制系统进行组态和数值仿真。结果表明:基于MBBOA的供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制器参数整定和该供、回水压差PI^(λ)D^(μ)控制系统在理论上是可行的,可适应空调用户侧冷负荷的动态变化,且满足ΔP=ΔPset空调工艺的相关要求和维持水力平衡。
文摘鉴于蒸汽压缩式制冷机组蒸发温度T_(e)与过热度D_(sh)的控制回路之间存在强耦合及大惯性、非线性和时延等特性。提出了一种蒸发温度与过热度的前馈解耦PID控制策略,且设计出改进多目标人工鱼群算法(Modified Multi-objective Artificial Fish Swarm Algorithm,MMOAFSA)对相应的PID控制器参数进行整定,以提升T_(e)与D_(sh)的调节质量。首先,对两个控制环路:电子膨胀阀开度O_(EEV)—蒸发温度T_(e)和压缩机驱动电机的供电频率f—过热度D_(sh),通过前馈补偿解耦方式来消除这两个控制回路之间的耦合效应。其次,对基本型单目标人工鱼群算法的视野V和步长S进行指数递减变化,构建改进单目标人工鱼群算法(Modified Single Objective Artificial Fish Swarm Algorithm,MSOAFSA)。再将多目标优化的混沌局部搜索策略引入MSOAFSA,设计了MMOAFSA。考虑绝对积分时间误差(Integrated Time Absolute Error,ITAE)、调节时间tc和稳态误差绝对值Ess,将min(ITAE,tc,Ess)作为MMOAFSA的多目标适应度函数,并应用该MMOAFSA对两个控制器的6个参数(KP_(1),KI_(1),KD_(1),KP_(2),KI_(2),KD_(2))进行多目标寻优,获取了相应的Pareto最优解。最后,借助MATLAB工具,对VCRU双参数前馈解耦PID控制系统(Two-Parameter Feedforward Decoupling PID Control System for VCRU,VCRU-TPFDPIDCS)组态与数值模拟。结果表明:该控制策略能够消除控制回路之间的耦合效应,同时MMOAFSA对两个控制器6个参数的自适应整定是可行的,且对T_(e)与D_(sh)的调节质量也明显优于传统的PID调节方式。
