[发明专利]基于快速ADMM的变风量系统分布式优化控制方法

说明书

本发明提供了一种基于快速ADMM的变风量系统分布式优化控制方法，解决了传统变风量空调系统分布式优化控制方法收敛速度慢、通信量需求高的问题。该方法使用快速交替方向乘子法将变风量空调系统优化控制任务总优化问题分解为若干个子问题，通过为变风量空调系统中的空调箱和与其连接的各变风量末端设置对应的智能体实现对子问题的并行求解，智能体之间交互信息进行迭代计算，最终得到最优的控制策略。该方法引入迭代加速技术，并将系统优化目标构建为一类共享问题进行求解，一方面提高了算法的收敛速度，另一方面降低了单次迭代计算中的通信量需求，具有较高的控制效率。

技术领域

本发明涉及建筑节能和智能建筑控制技术领域，特别是涉及一种基于快速 ADMM的变风量系统分布式优化控制方法。

背景技术

在多数大型公共建筑中，通常使用变风量系统(Variable air volume，VAV) 来动态地改变各个末端的送风量，以满足末端个性化负荷变化的需求。VAV系统能耗在建筑总能耗占有相当大的比重。对VAV系统进行优化控制，在满足各末端负荷需求的前提下降低系统运行能耗，对实现建筑节能具有十分重要的意义。

目前，VAV系统优化控制方法可以分为集中式控制和分布式控制。分布式控制方法具有高灵活性、高扩展性和高控制效率等特点，近年来已成为VAV系统优化控制领域研究的热点。现有的分布式控制方法往往采用交替方向乘子法等分布式优化算法对优化目标进行分解，通过局部计算、信息交互和迭代计算实现问题的求解。这类算法的收敛速度低，往往需要数十次甚至上百次才能实现收敛，难以满足实际运行中实时控制的需求。同时，这类算法在单次迭代计算中所需的通信量较大，会增大信息传输的压力。在此背景下，研究如何提高VAV系统分布式优化算法的收敛速度并降低其单次迭代计算通信量，使其能够更加适用于实际运行的实时控制、实时传输需求具有重大的意义。

发明内容

本发明旨在克服现有变风量空调系统分布式优化控制技术的不足，提出一种基于快速ADMM(交替方向乘子法)的变风量系统分布式优化控制方法。该方法使用快速交替方向乘子法将变风量空调系统总的优化控制任务分解为若干个子问题的求解和对偶变量的更新，通过为变风量空调系统中的空调箱和与其连接的各变风量末端设置对应的智能体实现上述功能。该方法通过“共享问题”的思想对每个子问题和对偶变量进行求解和更新，减少了单次迭代计算的通信量需求。该方法使用迭代加速技术，加快对偶变量和优化变量的寻优速度，减少算法的迭代次数。本发明所提出的基于快速ADMM的变风量系统分布式优化控制方法从时间和空间两个角度对分布式算法性能进行了提升，单次迭代计算时间短，算法收敛速度快，通信量要求低，具有较强的实时控制能力。

本发明采用以下技术方案：

一种基于快速ADMM的变风量系统分布式优化控制方法，其步骤如下：

S1：对于变风量空调系统中的空调箱和每个并联的变风量末端，分别设置一个对应的智能体；

S2：设置初始参数，具体步骤如S2-1～S2-4：

S2-1：设置初始的空调箱送风量平均值及其加速值初始的变风量末端送风量平均值及其加速值初始的对偶变量λ⁰及其加速值λ′⁰；

S2-2：设置优化控制间隔T；

S2-3：设置单次控制方案寻优的最大迭代次数K_max；

S2-4：设置加速项数组其值由下式确定：

α₁＝1,j＝1

S3：发布变风量空调系统优化控制任务，设置总优化目标如下：