[发明专利]一种基于动态矩阵模型预测控制的空调系统控制方法

权利要求书

1.一种基于动态矩阵模型预测控制的空调系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，采集空调系统在不同工作状态下的动态数据、稳态数据以及能效数据；

S2，根据所述动态数据、所述稳态数据构建所述空调系统的温度预测模型；

S3，根据所述动态数据、所述稳态数据以及所述能效数据，构建所述空调系统的膨胀阀的开度的能效优化函数；

S4，采集当前时刻室内温度、当前时刻室外温度及当前时刻目标温度；

S5，根据所述当前时刻室内温度、所述当前时刻室外温度及所述当前时刻目标温度，通过所述能效优化函数生成所述空调系统的膨胀阀的优化能效开度控制方案，计算膨胀阀优化开度，通过所述膨胀阀优化开度控制所述空调系统；

S6，基于动态矩阵模型预测控制算法生成变频压缩机频率闭环控制方案，根据所述当前时刻室内温度、所述当前时刻室外温度增量、所述当前时刻目标温度、温度预测向量、室内热负荷增量及所述膨胀阀优化开度，通过所述变频压缩机频率闭环控制方案计算所述空调系统的压缩机的最优频率；

S7，重复步骤S4－S6，实时在线调节所述空调系统；

所述根据所述动态数据、所述稳态数据构建所述空调系统的温度预测模型包括：

所述动态数据、所述稳态数据至少包括室内温度响应数据；

根据所述空调系统的压缩机频率的阶跃变化下的室内温度响应数据，并根据所述室内温度响应数据提取离散阶跃响应数据[a₍₁₎ a₍₂₎…a_(N)]，构建室内温度系统模型预测向量a＝[a₍₁₎ a₍₂₎…a_(P)]，通过公式(1)矩阵变换，得到温度预测模型矩阵A；其中N和P为整数，且N为观察阶跃响应下系统达到稳定的采样步长数，P为预测步长数；

根据所述温度预测模型矩阵A构建所述温度预测模型；

所述根据所述温度预测模型矩阵A构建所述温度预测模型包括：

根据公式(2)计算所述温度预测模型，

其中，为对压缩机频率实施M个控制增量△u_M(k)的情况下室内温度的预测向量，P为预测步长，M为控制步长，为对高精密实验室在压缩机频率不变情况下的室内温度的预测向量，△u_M(k)为对所述空调系统变频的压缩机施加的频率增量向量，△d(k)为高精密实验室干扰状态变量增量，所述干扰状态变量包含室外温度、室内热负荷、所述空调系统的膨胀阀开度的一种或多种，C为固定测量间隔下采集的所述室内温度关于工作状态变量的温度响应向量c＝[c₍₁₎ c₍₂₎…c_(P)]经过公式(3)矩阵变换得到的预测模型矩阵；

2.根据权利要求1所述的一种基于动态矩阵模型预测控制的空调系统控制方法，其特征在于：步骤S6包括：

S6.1，预测使所述当前时刻室内温度接近所述当前时刻目标温度的最优化压缩机频率控制增量序列，并取第一时刻频率增量施加于所述空调系统；

S6.2，计算所述当前时刻室内温度与所述当前时刻目标温度的差值，经过公式(4)补偿所述温度预测向量，以使室内温度渐近达到所述当前时刻目标温度；

其中为校正后温度向量，为校正前室内温度预测向量，H为校正权重系数向量，假定预测向量所预测的每时刻温度误差相等，则H为[1 1…1]^T，且H的向量长度与温度预测向量长度相等，e(k+1)为第一时刻预测温度与实际温度差值。