[发明专利]一种基于2D模型的热交换器温度模糊控制方法及系统

说明书

本发明提供一种基于2D模型的热交换器温度模糊控制方法及系统，包括建立热交换器温度控制系统的动态演化模型；用T‑S模糊2D系统表征原被控系统动态特性；对系统的输出信号进行测量，并设计模糊固定阶输出反馈控制器，利用系统增广技术在统一的凸优化框架内给出模糊控制器的参数化设计方法。本发明基于2D动态模型针对热交换器温控系统进行刻画，更能体现系统状态在时间和空间上的演化特性。设计了模糊固定阶输出反馈控制器。该模糊固定阶输出反馈控制器仅利用系统的输出信号就能对热交换器系统进行有效的控制，同时改善了系统的鲁棒抗扰性能，有效地扩大了本发明的适用范围。

技术领域

本发明涉及热交换器温控技术领域，具体来说是一种基于2D模型的热交换器温度模糊控制方法及系统。

背景技术

我国的供热行业普遍面临两大现实问题，即用户端供热品质不佳，而供热企业的热能又存在着巨大浪费。随着人工智能技术的兴起，供热系统正从粗放型分散式的供热模式向着智慧化集中式的供热模式迈进。热交换器温控系统是一种典型的对流传热和热传导供热系统单元，具有节能效果好、应用范围广等优点。传统的对热交换器温度控制方法的研究均基于1维(One-dimensional 1D)模型，并没有考虑其热力学过程是沿着时间和空间两个维度进行动态演化的。如何基于2维(Two-dimensional 2D)模型，并采用智能化控制方法对热交换器的供热过程进行有效的控制是当前研究的热点问题。

另一方面，用户室内温度不易采集而热交换器的供热温度(即系统的输出信息)容易测量。此外，用户室温也会随室外温度的变化而发生较大波动，这些因素会在很大程度上影响供暖效果，甚至导致用户室温无法达标。

现有技术中，对于热交换器的温控技术研究较多，如公开号为CN110878959A公开的基于模型预测控制的建筑物温度控制方法及系统，该方法基于模型预测控制的原理对干扰进行预测，并补偿未来的环境温度变化。通过PID控制器，根据最佳供热温度值和二次侧供回水温度调节换热器一次侧热水流量，并通过换热器控制二次侧热水的温度，实现室内稳定供热，提高了用户的舒适度，降低了供热能耗。但是该发明存在以下两个问题：1)该发明仅从时间维度上考虑热交换器的供热问题，没有考虑热交换器的热力学过程在空间维度上的传输特性。2)该发明所提出的PID控制器的参数调节主要基于人工经验，缺少系统性的控制器设计方法。

又如公开号为CN104964367A公开的一种冷热水流循环方法及系统，该发明包括以下步骤：液冷装置通过内部的冷却液从集群服务器端吸收电子元件散发的热量并将吸热后的冷却液输出至抽水装置；抽水装置将吸热后的冷却液抽出并输出至热交换器；热交换器与供暖装置中的水进行热交换并将热交换后的水输出至液冷装置，从而实现了利用散热的能量进行供暖，节约了成本。但是该方法存在以下两点问题：1)该发明缺少供热温度测量系统和控制系统，在用户对温度有明确要求的情形下，该方法不适用。2)该发明缺少抵御室外温度变化对室内温度影响的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种控制方法可以保证热交换器系统的稳定性，同时能够改善闭环热交换器温控系统的鲁棒性能。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种基于2D模型的热交换器温度模糊控制方法，包括以下步骤：

S01.建立热交换器温控系统的动态演化2D模型