[发明专利]一种中央空调的冷却水回水温度预测控制方法

说明书

技术领域

本发明适用于一种中央空调水系统的变频节能控制，尤其是一种中央空调的冷却水回水温度控制方法。

背景技术

目前，国内外空调、制冷设备普遍采用DDC控制器，通过调节流量阀（电子膨胀阀）来改变输出制冷量，而实际中央空调总是处于最大负荷上运转，这样很大一部分能量都被浪费掉了。而且调节流量阀门普遍采用传统的常规PID控制算法，但是由于空调系统的时变特性，传统的PID控制并不能得到理想的控制效果。再加上空调系统的非线性、大滞后等特性，单纯的采用传统PID控制很难胜任。

现有的中央空调冷却水系统包括冷却水泵和冷却塔风机，而由于冷却水系统不直接影响室内温度的变化，所以一般都不加控制，直接将冷却水泵和冷却塔风机置于额定转速下运行，这样必然造成能量的浪费。而即便施加控制也是采用传统的PID控制，这样并不能解决系统的大滞后特性，存在的缺陷是：动态性能差、节能效果较差。

发明内容

为了克服已有中央空调冷却水控制系统的动态性能较差、节能效果较差的不足，本发明提出一种动态性能良好、节能效果明显的中央空调的冷却水回水温度预测控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

冷却水系统采用定温差控制。冷却水回水温度为37摄氏度，由冷却水泵变频控制。控制算法采用独立的神经网络预测控制。

一种中央空调的冷却水回水温度预测控制方法，所述预测控制方法包括如下步骤：

（1）记录当前冷却水回水温度和或冷却水泵的频率，设定冷却水回水温度的目标温度为37℃；

（2）建立预测模型，采用两层的BP神经网络模型，设温度预测值有如下表达式：

y_m(k)＝f[u(k-1),u(k-2),...,u(k-m),y(k-1),y(k-2),..,y(k-n)]

y_m(k+1)＝f[u(k),u(k-1),...,u(k+1-m),y_m(k),y(k-1),..,y(k+1-n)]

y_m(k+p)＝f[u(k+p-1),u(k+p-2),...u,(k+p-m),y_m(k+p-1),...y,_m(k),y(k-1),..,y(k+p-n)]

其中，y_m(k)为第k次模型温度输出值，u(k-1)为第k-1次冷却水泵的频率值，y(k-1)为第k-1次实际温度值，m、n分别为输入和输出的维度，p为预测步长；设在以后的j步中，u(k+j)＝u(k+j-1)＝...＝u(k+1)＝u(k)则有：

x(k+j)＝[u(k),u(k),...,u(k-1),...,u(k+j-m),y_m(k+j-1),...,y_m(k),y(k-1),..,y(k+j-n)]^T

w＝[w₁,w₂,...,w_m+n]^T

则：y_m(k+j)＝g[w*x(k+j)]j＝1,2,...,p

其中，x(k+j)为第k+j次模型的输入变量，p为预测步长。

g(x)取单极性sigmoid函数，

（3）神经网络预测模型的学习，过程如下：

采集各个控制对象的阶跃响应d_p(k),k=1,2,…,n，p表示样本个数m中的每一个，然后根据预测模型的对应阶跃响应输出y_p(k),k=1,2,…,n；采用梯度下降法来修正参数w；