[发明专利]基于有限状态机的空调系统控制策略数学描述方法

说明书

本发明公开一种基于有限状态机的空调系统控制策略数学描述方法，该方法综合考虑了暖通空调系统运行控制的特点，系统地提出一种包括：定义系统状态，定义状态转移条件，定义状态对应输出动作，定义状态转换的映射关系四个步骤的建立空调系统控制策略的标准化数学描述方法。本发明依靠改进的数据结构与状态转换算法，给出了完整、系统、标准化的控制策略数学描述及建模表达的编写步骤，具备一定的可应用性和拓展性，填补了该领域中的技术方案空白，为暖通空调设备控制策略仿真和编写实现软件开发奠定了良好的数学模型基础。

技术领域

本发明属于暖通空调技术领域，特别是涉及中央空调设备及系统控制策略标准化数学描述方法，可为暖通空调系统控制策略编译软件及仿真软件开发提供一种数学模型基础。

背景技术

从本质上来说，控制策略是人们基于先验的专家知识通过预先制定的逻辑规则来保证机械设备按照既定的方式进行运行。从语言的角度来看，控制策略是一种人们通过预先制定的逻辑化语言，其包括规定机械设备运行参数的数值型语义及规定机械设备运行方法的逻辑型语义。为了实现机器层面的识别及读取，需要将这种逻辑化语言通过一定的方式进行数学化描述表达从而将其转化为数学语言，这个转化过程是在机器层面实现智能化分析及自动化处理的必然前提。

中央空调系统作为建筑机电系统中较为重要的部分，其能耗在整个建筑能耗中占据较大的比例，其中由于系统运行控制水平较低往往产生了不舒适的室内环境及不必要的能源浪费。因此，针对建筑中央空调系统运行控制优化的研究工作显得格外重要，这些研究工作迫切需求一种标准化、系统性的面向建筑空调系统控制策略的数学描述方法及建模方法，从而为实现建筑空调系统的运行控制计算机仿真及自动化分析计算奠定模型方法基础。

考虑到空调系统的控制策略往往侧重于上层全局性运行调度并不过分强调局部控制算法的作用，例如制定设备的启停时间及方式、确定设备主要运行参数及设定值等。此类策略往往具有形式不固定、变化多样的特点。另一方面，空调设备之间的控制具有较强的关联性，因此面向具体单个设备的控制策略描述方法无法适用于暖通空调系统，目前仍缺少针对此类设备控制方法的标准化描述及建模方法研究。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，在充分考虑空调系统的运行控制特点的基础上，提供一种基于有限状态机的空调系统控制策略数学描述方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于有限状态机的空调系统控制策略数学描述方法，具体包括以下步骤；

(1)定义所有的空调设备所存在的运行工作状态；通过归纳所要描述的控制策略中的不同设备的运行工况，构造多元集合S如下式，以定义状态集合S中每一个元素所对应的实际设备工作状态：

S＝(S₁,S₂,S₃......S_n)

(2)定义上述不同运行工作状态之间的转移条件；通过构造条件集合I，即不同运行工作状态之间转移的输入条件集合，通过实际检测到的变量取值与原始设定值比较，将比较结果用以描述设备运行工况发生变化的判断条件；

(3)定义待描述控制策略中设备在不同的工作状态下，对应设备的调节动作手段；此处构造P为动作集合，见下式：

其中集合P中的每一个向量对应每个状态下的输出动作，用以描述控制策略中所定义的设备在相应的运行工况下所对应的调节动作，定义输出向量如下式：

其中，V为阀门开度值，用下角标0和1之间数字表示阀门具体开度大小，其中0和1分别表示阀门全闭、全开；Dev为设备启停状态，分别用0或1来表示对应设备的启停；向量中的Freq为变频设备工作频率，用实际的数值表示当前变频器执行频率数值；