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控制工程 2024年第6期31卷 1004-1011页

作者：王华秋朱天虎高鹏重庆理工大学两江人工智能学院重庆401135 四川中烟工业有限责任公司什邡卷烟厂四川什邡618400

针对分层表冷器的协同控制问题,根据室外温度和室外相对湿度这2种环境变量,采用门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)网络搭建表冷器温湿度系统预测模型,用于预测室内平均温度和室内平均湿度。首先,针对水循环优化算法收敛速度慢的问... 详细信息

针对分层表冷器的协同控制问题,根据室外温度和室外相对湿度这2种环境变量,采用门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)网络搭建表冷器温湿度系统预测模型,用于预测室内平均温度和室内平均湿度。首先,针对水循环优化算法收敛速度慢的问题,将生物地理学优化(biogeography-based optimization,BBO)算法中的迁入迁出行为嵌入到水循环算法(water cycle algorithm,WCA)中,以提高算法性能;然后,利用改进的水循环算法(improved water cycle algorithm,iWCA)滚动优化得到控制量,即主表冷阀、副表冷阀和电动三通阀的开度。仿真实验结果表明:与传统的预测控制算法相比,GRU-iWCA预测控制方法具有更高的跟踪精度和稳定性。

关键词：分层表冷器门控循环单元预测控制水循环算法滚动优化

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基于GRU的空调表冷器预测控制研究

基于GRU的空调表冷器预测控制研究

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作者：朱天虎重庆理工大学

学位级别：硕士

随着资源不可再生性的现实,能源产业向绿色方向转型已成为不可避免的趋势。因此,降低能耗成为当前和未来的重要任务之一。调整供冷和供热的能源管理方式,例如预测和控制空调表冷器的阀门开度、温度和湿度,能够减少不必要的能源消耗,提... 详细信息

随着资源不可再生性的现实,能源产业向绿色方向转型已成为不可避免的趋势。因此,降低能耗成为当前和未来的重要任务之一。调整供冷和供热的能源管理方式,例如预测和控制空调表冷器的阀门开度、温度和湿度,能够减少不必要的能源消耗,提高系统运行效率,同时也为空调表冷器的预测控制提供了理论和实践基础。近年来,许多学者致力于研究如何高效地预测和控制制冷部件,以实现节能减排和资源可持续利用。然而,在空调表冷器领域,预测控制仍然存在许多问题,例如预测控制精度和稳定性等。因此,本文研究的一个目标是精确预测和控制空调表冷器,以推动绿色能源的发展和促进绿色发展的实现。结构不同的表冷器的控制又不尽相同,本文对已有的双回路表冷器采用Transformer预测模型来实现其阀门的控制;同时,本文对分层表冷器加以改造并使用不同的预测模型实现对分层表冷器的预测和控制,以达到节能降耗的目的,这是本文的另一个研究内容。本文将门控循环单元神经网络(GRU)与智能优化算法相结合建立了以GRU为基础、以智能优化算法为前提的混合预测优化模型,然后对空调系统中的表冷器进行改造并对阀门开度进行控制,以期达到预测的温度和湿度输出。本文研究分为以下几个主要内容:1.对空调系统中的表冷器部件进行一定的结构改造。在表冷器主表冷电动阀后加装电动三通阀。电动三通阀将一定量的主表冷器回水与副表冷器的冷冻水进行混合,根据实际需要的制冷量不断调整进入副表冷器冷冻水和主表冷回水的比例以达到对温度的控制,循环利用冷媒水以达到节能目的。2.采用模型预测控制这种优化控制方法结合GRU神经网络和智能优化算法来尽可能的规避陷入局部最优和样本依耐性问题。3.对已有的水循环优化算法进行改造,结合已有的生物地理算法中种群的迁入迁出行为嵌入到水循环优化算法中,以处理分层表冷器系统预测模型的滚动优化问题。4.双回路表冷器两个电动三通阀门开度具有很强的耦合性、时序性,Transformer模型又具有很优秀的处理时序性数据并能做出预测,故本文采用Transformer模型预测双回路表冷器的双阀门开度大小,以获得更加精确的控制量。

关键词：预测控制门控循环单元神经网络水循环优化算法分层表冷器滚动优化

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