冰蓄冷空调系统的多目标优化控制策略研究

为了减少制冷机组的能耗和降低冰蓄冷空调系统的运行费用,提出了基于非线性多目标模型的优化控制策略。首先建立了多台制冷机组总能耗最少的目标函数;其次根据系统设备能耗和当地电价结构,得到了系统总运行费用最小的目标函数;最后使用MATLAB软件编程求得最优解。通过工程实例仿真对比在不同冷负荷时的优化控制策略和制冷机组优先策略下的制冷机组能耗和系统运行费用,结果表明非线性多目标优化控制能够发挥系统潜力,减少制冷机组能耗,降低系统运行费用。     

变风量空调系统房间舒适度温度优化设置

房间温度是变风量空调系统的重要控制量,对舒适度和空调能耗影响很大.房间温度的设置应该考虑室内人员不同的舒适度需求、空气品质和变风量空调系统的节能运行,是一种多目标优化的结果.本文分析了PMV舒适度性能指标,提出便于优化运算的实用舒适度公式.综合考虑舒适度、空气品质和能耗三方面的因素,提出变风量空调系统房间舒适温度优化设置的方法,详细说明优化原理和优化步骤.通过仿真验证了优化方法的有效性,为变风量空调系统房间温度提供了一种可行的设置方法.     

地铁站台空调系统非线性预测控制策略

地铁站台空调系统回路众多且具有强耦合和非线性特性,PID控制方法参数整定困难,无法兼顾乘客舒适性和能效最优,由于系统建模困难,非线性优化算法计算量大,智能控制方法难以实现工程应用.对此,提出一种地铁站台空调系统预测控制策略.首先,根据热湿负荷平衡和能量守恒定律建立地铁站台热动态特性预测模型;然后,将满足乘客舒适性并节省能耗作为系统优化目标,使用神经网络作为优化反馈控制器,将系统优化目标函数作为控制器优化性能指标,结合变分法和随机梯度下降法,对神经网络控制器的权值和阈值进行在线滚动优化,算法计算量小,占用存储空间适中.仿真实验结果表明,所提出的预测控制策略与传统PID控制方法相比,在满足乘客舒适性要求的前提下,系统响应时间可缩短约39.6%,末端风机能耗降低约73.39%.     

VAV中央空调能耗建模与仿真研究

中央空调是一个复杂的非线性、时滞系统。中央空调系统在运行过程中存在着巨大的节能潜力,对中央空调系统的节能优化研究应以中央空调的能耗模型为基础。根据VAV中央空调各设备的能耗数学模型,并综合考虑VAV中央空调各设备之间的耦合关系,利用matlab中的simulink工具箱建立了反映VAV中央空调运行过程中各变量与系统能耗之间关系的仿真模型进行仿真,并对仿真结果进行了分析验证。模型可以用于对中央空调节能的参数优化研究中,对中央空调的节能优化控制具有重要的意义。     

基于威布尔分布的云计算能耗优化模型研究

针对云计算环境中复杂的虚拟机正常运行状态,提出将虚拟机运行看成由硬软件串联的可修复系统,用威布尔分布描述虚拟机硬软件正常运行的方法来建模缓解云计算高能耗问题。运用半马尔科夫过程刻画虚拟机运行过程、Laplace-Stielties变换简化数值计算、Bayesian定理去除限制条件,构建处理器利用率与能耗、性能的关系模型。再结合可修复系统寿命分布理论,调整虚拟机正常运行的威布尔分布函数,得到不同形状参数下处理器运行能耗以及给定任务完成时间,最终分析形状参数、处理器利用率与能耗-性能隐含关系并给出有效降低处理器运行能耗的合理化建议。数值分析表明：增大形状参数比提高利用率更显著降低处理器运行能耗;优化虚拟机配置使得形状参数变大,可以明显降低处理器运行能耗,同时避免云系统性能过度损耗。     

矿井搜救探测机器人驱动系统最小能耗建模与影响因素分析

研究了矿井搜救探测机器人最小能耗影响因素。针对直流伺服电机和减速齿轮驱动下的移动机器人驱动系统,利用Hamiltonian函数与最小值原理求解出驱动系统的最优速度函数和最优控制电流函数,建立了非线性摩擦条件下的最小能耗模型。通过MATLAB仿真,分析了减速器效率[η]、负载、库仑摩擦力和粘性摩擦系数等因素对最小能耗的影响,确定了各参数对驱动系统最小能耗的影响规律。为矿井搜救探测机器人驱动系统消耗能量最小进行参数配置提供依据,对实现机器人节能降耗具有现实的意义。     

房间空调器稳态性能仿真

房间空调器制冷系统是一个复杂的多输入多输出系统,研究稳态运行时其部件参数对系统性能的影响即空调器稳态性能仿真,是装置优化设计的基础和前提.根据空调各部件的装置仿真用数学模型并综合考虑各部件之间的耦合关系,采用Modelica语言建立了空调稳态性能仿真模型库.基于上述模型库建立了反映各变量和系统性能关系的空调制冷系统仿真模型,在MWorks平台上进行仿真.仿真结果证明,模型可以用于对空调的参数优化,对空调整体性能的改进具有重要的意义.     

暖通空调系统中新型传感器的应用

为优化暖通空调系统的运行效率,构建一种应用于暖通空调中新型超声波流量传感器,提出暖通空调系统中新型传感器的应用方法。首先根据传感器运行输入量和输出量两者之间的关系分析超声波流量传感器的静态特性和动态特性,并计算输入量及输出量的最大重复差。以此为依据分析传感器运行状态变化规律,并研究超声波流量传感器的传播速度和流速关系,将流速关系进行数字化处理,实现新型传感器的运行数值测定。通过实验与仿真进行传感器网络延时时长、声波传播速度、能耗对比测试与性能检测,结果表明,所提方法传感器网络生存期长、效率高、能耗低,具有一定的实用价值。     

冰蓄冷空调负荷预测的预估校正模型

为减小冰蓄冷空调系统的运行费用,降低空调系统的能耗,更精准地预测空调冷负荷,提出一种利用小波神经网络实现冰蓄冷空调负荷预测的方法,通过直接启发式动态规划实时优化模型参数,建立冰蓄冷空调系统的预估校正模型,解决传统神经网络预测收敛慢,易陷入局部最优,精度相对低的缺点,保证整个系统的运行稳定性。实验结果表明,该方法在冰蓄冷空调负荷预测中具有较高的准确性和鲁棒性,具有良好的应用价值。     

多台冷水机组联合运行优化控制策略

冷水机组通常占建筑物系统总能耗的主要部分,因此冷水机组运行数量控制在实现空调系统节能方面起着重要作用。针对多台冷水机组联合运行时台数选择和负荷分配不合理的问题,文章将通过TRNSYS模拟得出的负荷值聚类分析,确定不同负荷值对应的冷水机组运行台数,并提出一种冷水机组排序优化控制方法改善顺序控制方式以实现其合理运行与节能。以某大型办公建筑为例,将优化控制前后冷水机组运行的进行总能耗对比。实验结果表明:与顺序控制相比,冷水机组优化控制后两个工作日总能耗分别节约126.1kW和342.5 kW,节能率分别为4.15%和5.22%。通过利用冷水机组顺序优化控制可满足建筑的冷负荷需求同时实现降低系统能耗,在空调系统节能方面具有工程实际应用价值。     

车载复合电源模糊能量管理策略优化设计

针对电动汽车复合电源模糊能量管理,传统模糊控制依赖专家经验存在精度不高、自适应性弱等不足,设计了一种基于改进布谷鸟搜索算法(ICS)优化的模糊控制方法。在Matlab/Simulink平台上建立车载复合电源模糊控制器,采用ICS算法对模糊控制器中的隶属度函数参数进行优化,然后将其嵌入到Advisor软件中复合电源电动汽车模型进行仿真与分析。结果表明,与传统模糊控制相比较,该方法能更好发挥超级电容性能优势,减缓了电池输入、输出功率且整车能耗经济性得到提升。     

基于改进型发射线圈的无线能量传输系统优化

胶囊内镜机器人无线能量传输的性能易受到尺寸、安全性等诸多因素的影响。为使机器人胶囊在这些限制下依然能够安全稳定地接收能量,采用修正Helmholtz线圈作为系统的发射线圈。以SS型补偿系统为例,建立了关于初次级线圈匝数、线圈半径和系统谐振频率的效能积模型。以温升条件及电磁安全性限制为约束,建立能量传输系统优化的数学模型。采用改进的混合差分进化算法对系统进行优化设计,并对优化后的参数进行样机实验验证与电磁安全性仿真分析。结果表明,优化后的系统接收功率达1.59 W,传输效率达12.0%,系统的位置稳定性与电磁安全性均满足使用要求。     

数据中心制冷系统非线性模型预测控制

数据中心制冷系统具有非线性、强耦合和大滞后特性,目前常用的PID方法无法实现系统整体能效提升,而现有非线性优化算法计算量大,不易工程实现.鉴于此,提出一种数据中心制冷系统模型预测控制策略,上层优化层设计预测控制器,其目标为在满足制冷要求的前提下降低系统能耗,优化层采用神经网络作为反馈控制器,将系统整体优化目标函数作为神经网络控制器优化性能指标,结合变分法与随机梯度下降法,通过滚动优化求取下层各回路被控变量最优设定值,算法占用存储区适中、计算量小;下层现场控制层通过实时控制使各回路被控变量跟踪最优设定值,可以在不破坏原有现场控制系统的情况下实现性能优化.构建Trnsys-Matlab联合仿真平台,针对系统夏季、过渡季和冬季的控制策略进行仿真实验.结果表明,所提出控制策略能够在满足数据中心安全运行的前提下,实现系统整体能效提升,且具有良好的鲁棒性.     

改进并行粒子群算法用于冷却水系统节能优化

针对冷却水系统优化问题提出一种改进并行粒子群(IPPSO)算法,以系统能耗最小为优化目标,以系统中各设备的运行参数为优化变量进行求解.在该算法中,采用随机和混沌序列机制分别对两个种群的粒子进行初始化,使两种群在产生初期便具有不同特征;并根据两种群特点,采用不同惯性权重改进策略,提高算法搜索能力;同时利用一种新迁移算子对...     

基于MSP430的风机盘管温控器设计与实现

针对目前的中央空调系统的风机盘管部分,设计了一个基于超低功耗微控制器MSP430的温控器,其中包括液晶显示触摸模块和风机盘管控制模块两部分。操作者可以通过观察液晶上的数字,操作液晶上面的触摸按键来控制风机盘管控制模块,进而控制风机盘管实现控制空气温度的目的。在之前的温控器的基础上,首先采用超低功耗的微控制器作为主芯片设计低功耗的温控器;其次,在该设计中风机盘管控制模块是个双串口通信模块,既可以通过液晶模块控制风机盘管,也可以通过上位机远程操作控制风机盘管。     

Teaching–learning based optimization algorithm based fuzzy-PID controller for automatic generation control of multi-area power system

This paper deals with the design of a novel fuzzy proportional–integral–derivative (PID) controller for automatic generation control (AGC) of a two unequal area interconnected thermal system. For the first time teaching–learning based optimization (TLBO) algorithm is applied in this area to obtain the parameters of the proposed fuzzy-PID controller. The design problem is formulated as an optimization problem and TLBO is employed to optimize the parameters of the fuzzy-PID controller. The superiority of proposed approach is demonstrated by comparing the results with some of the recently published approaches such as Lozi map based chaotic optimization algorithm (LCOA), genetic algorithm (GA), pattern search (PS) and simulated algorithm (SA) based PID controller for the same system under study employing the same objective function. It is observed that TLBO optimized fuzzy-PID controller gives better dynamic performance in terms of settling time, overshoot and undershoot in frequency and tie-line power deviation as compared to LCOA, GA, PS and SA based PID controllers. Further, robustness of the system is studied by varying all the system parameters from −50% to +50% in step of 25%. Analysis also reveals that TLBO optimized fuzzy-PID controller gains are quite robust and need not be reset for wide variation in system parameters.     

蛇管与夹套冷却CSTR温度双重控制

连续搅拌釜式化学反应器(CSTR)是重要的化工设备。对蛇管与夹套双冷却CSTR单回路温度控制方案只利用一种操纵变量,无法兼顾动态性能与静态性能的不足进行了深入分析后,提出了CSTR温度双重控制系统方案。通过双重系统的协调控制,在温度出现偏差时由蛇管冷却器快速消除温度偏差,使温度迅速返回设定值;然后由冷却效率高的夹套冷却器逐步取代蛇管冷却器所承担的冷却负荷变化——即在动态过程,由动态性能好的操作变量(蛇管冷却器)进行控制,过渡过程短,动态偏差小;在平稳生产过程,CSTR冷却负荷主要由静态性能好的操作变量(夹套冷却器)承担,冷却效率高,冷却水用量少。CSTR温度双重控制充分发挥了CSTR蛇管与夹套冷却器各自的优势,使CSTR温度控制的动态性能与静态性能都达到较为理想水平。最后,通过半实物仿真实验验证了CSTR温度双重控制在动态性能和节能降耗二方面的优越性。该双重控制方案可应用于具有类似结构特征的其他生产系统。     

PSO-scaled fuzzy logic to load frequency control in hydrothermal power system

This paper, presents the particle swarm optimization-based fuzzy logic controller (PSO FLC) design for load frequency control in a two-area interconnected hydrothermal power system. Flexible alternating current transmission system devices and energy storage devices are being installed to improve the reliability and stability of the system under dynamic conditions. One such devices namely thyristor-controlled phase shifter (TCPS) is connected in series with the tie-line to damp out the power swings and frequency oscillations. Similarly at the terminal of one control area, a fast acting energy storage device of superconducting magnetic energy storage (SMES) is connected to meet the sudden changes in demand. The existing conventional controllers are unable to provide the satisfactory performance over a wide range of operating conditions due to system nonlinearity and plant parameter variations. To improve the dynamic performance of the system, this work proposes an intelligent tuning approach using a combination of particle swarm optimization (PSO) and fuzzy logic technique. In this work, PSO algorithm is employed for the optimal selection of membership function parameters of the proposed fuzzy PI, TCPS and SMES controllers by minimizing the time domain objective function. The simulation study is performed by the proposed PSO FLC in a two-area interconnected power system. To show the effective performance of the proposed controller, a comparative study has been made with the conventional, genetic algorithm and fuzzy logic-based optimized controller under varying load conditions.     

基于Hopfield 神经网络的污水处理过程优化控制

针对前置反硝化污水处理过程的优化控制问题,提出一种基于拉格朗日乘子法的Hofield神经网络优化方法.构造了污水处理过程约束优化问题的数学表达式,通过Hopfield神经网络优化计算生化池第5分区溶解氧浓度和第2分区硝态氮浓度的设定值,并采用PID控制器实现底层的跟踪控制.基于国际标准的Benchmark基准仿真平台进行仿真实验,结果表明污水处理系统在出水关键水质达标的基础上,能够显著降低能耗.     

工业有机污染物治理过程的多目标优化控制EI北大核心CSCD

工业有机污染物具有多相态共存、治理工艺复杂、治理成本高等特点.因此针对有机污染物的临氧裂解/催化氧化治理工艺,研究了一种基于改进的NSGA–Ⅱ的优化控制方法.首先,根据治理过程的工艺要求和设备操作参数,使用Aspen Plus建立了稳态模拟系统,并对关键控制参数进行了灵敏度分析.然后以最低的总能耗和最大的废水治理量为优化目标,使用改进的NSGA–Ⅱ优化处理过程的控制参数,获得一组帕累托最优解.最后,基于能量平衡设计了厂级有机污染物综合处理的能量自平衡控制方案,并进行动态模拟和实验装置测试.模拟和实验结果表明,该系统具有良好的动态响应性能,所设计的实验装置稳定运行状态下能耗低,净化效率高.