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二次泵变流量空调冷冻水系统回水温度PIλDμ-供水流量PIλ串级控制策略的数值研究

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建筑节能（中英文） 2022年第1期50卷 57-63,119页

作者：赵春润李绍勇兰州理工大学土木工程学院兰州730050

针对二次泵变流量空调冷冻水系统采取的回水温度PID控制方式,往往导致稳态误差与超调量均较大和调节时间较长等问题。鉴于此,提出了回水温度PI^(λ)D^(μ)-供水流量PI^(λ)串级控制策略和改进的粒子群算法实施串级控制器参数整定的设计... 详细信息

针对二次泵变流量空调冷冻水系统采取的回水温度PID控制方式,往往导致稳态误差与超调量均较大和调节时间较长等问题。鉴于此,提出了回水温度PI^(λ)D^(μ)-供水流量PI^(λ)串级控制策略和改进的粒子群算法实施串级控制器参数整定的设计方案。根据二次泵变流量空调冷冻水系统的工艺要求和相关自动控制理论,对该回水温度PI^(λ)D^(μ)-供水流量PI^(λ)串级系统的各个组成环节,如主、副被控对象及回水温度PI^(λ)D^(μ)控制器(Fractional Order PID Controller for Backwater Temperature,BT-FOPIDC)和供水流量PI^(λ)控制器(Fractional Order PI Controller for the Flow of Water Supply,FWS-FOPIC)等进行建模。引入正切三角函数对基本粒子群算法中的惯性权重进行非线性递减的改变,构建改进的粒子群算法(Modified Particle Swarm Algorithm,MPSA),对这两个串级控制器的参数进行整定,获取8个参数最佳值。借助MATLAB软件,对该回水温度PI^(λ)D^(μ)-供水流量PI^(λ)串级系统进行组态和仿真运行。结果表明,该分数阶串级控制系统及其基于MPSA的控制器参数整定在理论上是可行的,且控制效果优于传统的回水温度PID单回路控制系统。

关键词：二次泵变流量空调冷冻水系统回水温度分数阶PID-PI串级控制改进的粒子群算法控制器参数的整定

二次网串联降低一次网回水温度方法的应用研究

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区域供热 2023年第1期 78-84页

作者：高帅李保国张小龙武智王海燕哈尔滨哈投投资股份有限公司供热公司黑龙江哈尔滨150000 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150000

“二次网串联”设计及改造方法可通过降低二次网回水温度的方式降低一次网回水温度,在不改变一次网供水温度的情况下,增大供回水温差,提高供热能力,精准匹配热用户用热需求。在实际运行中,不同的设计初始条件决定了二次网串联改造存在... 详细信息

“二次网串联”设计及改造方法可通过降低二次网回水温度的方式降低一次网回水温度,在不改变一次网供水温度的情况下,增大供回水温差,提高供热能力,精准匹配热用户用热需求。在实际运行中,不同的设计初始条件决定了二次网串联改造存在一定的差异化。通过对“二次网串联”运行的改造模式进行探讨,阐述不同条件下改造方式的可行性、适用范围及实际运行效果。当二次网串联系统不能充分降低末端温度水平时,可根据实际情况选用一次网串联等降温方式。实际运行数据表明,二次网串联运行后,一次网回水温度均有明显下降,在提升供热能效水平上做出了有益探索与实践。

关键词：二次网串联一次网串联回水温度供热能力

基于改进BP神经网络的供热系统二网回水温度预测方法

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中国新技术新产品 2023年第17期 73-76页

作者：刘军杰王书铭姜威华能松原热电有限公司吉林松原138000

热交换器是集中供热系统的中心。为了准确获得换热器温度控制系统的设定点,该文根据换热器的实测数据和气象数据,通过相关分析生成3组预测函数,建立RNN、DNN、LSTM共3个神经网络预测模型,生成了供热系统二网回水温度的预测,为相关课题... 详细信息

热交换器是集中供热系统的中心。为了准确获得换热器温度控制系统的设定点,该文根据换热器的实测数据和气象数据,通过相关分析生成3组预测函数,建立RNN、DNN、LSTM共3个神经网络预测模型,生成了供热系统二网回水温度的预测,为相关课题的研究提供了参考。该文根据天津文博园的换热器测量数据和气象数据,开发了3种预测函数,建立了3种神经网络预测模型,即循环神经网络(RNN)、深度神经网络(DNN)和短时记忆网络(LSTM)。利用皮尔逊相关系数进行相关性分析,并根据各模型的不同预测函数集对二次回水温度进行预测,根据各模型的试验结果选择最优预测模型。

关键词：神经网络供热系统回水温度预测

高回水温度下二氧化碳热泵能效维持的变频策略及实验验证

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家电科技 2022年第2期2卷 21-25页

作者：顾子超漆鹏程孟祥兆金立文杨润马杰李朱德西安交通大学陕西西安710049 江苏金通灵光核能源科技有限公司江苏无锡2141001

CO_(2)机组高回水温度工况在本文中指机组回水口水温大于35℃的工况。CO_(2)机组产生的热量不能及时利用的情况下,会导致回水温度升高,机组能效下降。针对高回水温度工况,研究提出了一种优化变频控制策略,提升了机组对高回水温度的适应... 详细信息

CO_(2)机组高回水温度工况在本文中指机组回水口水温大于35℃的工况。CO_(2)机组产生的热量不能及时利用的情况下,会导致回水温度升高,机组能效下降。针对高回水温度工况,研究提出了一种优化变频控制策略,提升了机组对高回水温度的适应性,并针对控制策略开展了实验验证。实验结果符合控制策略对于性能的提高,对CO_(2)热泵高温回水工况下的应用具有指导意义。

关键词： CO_(2)热泵回水温度变频控制实验研究

BJ-RUC产品在小区供暖供回水温度预报的应用研究

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气象 2015年第2期41卷 234-239页

作者：李迅冯涛丁德平谢庄北京市气象服务中心北京100089

利用气象部门快速更新的BJ-RUC(Beijing-Rapid UpdateCycle)数值预报系统获得的24 h逐时的室外温度预报资料,应用能量平衡原理,建立建筑物热损失方程和供热量方程,从而推导出室外温度和室内温度、供水、回水温度的预报模型。用此模型对2... 详细信息

利用气象部门快速更新的BJ-RUC(Beijing-Rapid UpdateCycle)数值预报系统获得的24 h逐时的室外温度预报资料,应用能量平衡原理,建立建筑物热损失方程和供热量方程,从而推导出室外温度和室内温度、供水、回水温度的预报模型。用此模型对2010年3月1—15日期间的供、回水温度进行预报模拟,与北京市海园物业供热单位实况值进行对比分析。检验结果表明,该模型模拟的室内温度与设计要求的室内温度(20℃)之间的均方根误差为0.25℃,海园物业室内温度监测点数值与20℃之间的均方根误差为1.53℃。模拟的供、回水温度与海园物业监测点供水温度的均方根误差分别为3.69℃和3.80℃。

关键词： BJ-RUC 小区供热供水温度回水温度

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集中供热二次网回水温度的预测和控制研究

控制工程 2015年第2期22卷 291-295页

作者：谢慕君冯敬芳姜长泓长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

集中供热系统存在大惯性、非线性以及时变性等问题,为了保证集中供热系统末端用户的采暖质量,针对集中供热二次网系统,设计了二次网回水温度的预测模型及智能控制策略,以实现二次网回水温度的准确控制,满足末端用户的采暖需求。通过飞... 详细信息

集中供热系统存在大惯性、非线性以及时变性等问题,为了保证集中供热系统末端用户的采暖质量,针对集中供热二次网系统,设计了二次网回水温度的预测模型及智能控制策略,以实现二次网回水温度的准确控制,满足末端用户的采暖需求。通过飞升曲线建立了温控系统的数学模型。设计了一个RBF神经网络预测模型,模型的输出作为温控系统的二次网回水温度给定值。在控制算法上,设计了三层前向型神经网络与PID相结合的智能控制器,实现对二次网回水温度的闭环控制。基于所建立的数学模型、预测模型及控制器进行了仿真实验。仿真结果表明,所采用的控制方法与常规PID控制相比,具有调节时间短,超调量小的优点。验证了所采用控制方法的可行性和有效性。

关键词：集中供热回水温度神经网络预测智能控制

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基于神经网络集中供热二次回水温度预测研究

计算机仿真 2014年第3期31卷 351-354页

作者：冯敬芳谢慕君步伟明姜长泓长春工业大学电气与电子工程学院吉林长春130012

研究供热质量优化控制问题,针对集中供热二次网回水温度控制系统的实时性要求及供热系统时变性、非线性和时滞性的特点,为了准确获取回水温度控制系统的设定值,分别采用LM、Elman和RBF三种神经网络算法进行回水温度预测研究。选取一次... 详细信息

研究供热质量优化控制问题,针对集中供热二次网回水温度控制系统的实时性要求及供热系统时变性、非线性和时滞性的特点,为了准确获取回水温度控制系统的设定值,分别采用LM、Elman和RBF三种神经网络算法进行回水温度预测研究。选取一次网供水温度、一次网供水流量、室外温度、二次网供水温度、二次网供水流量作为预测模型的输入,二次网回水温度作为输出,分别构建了LM、Elman和RBF三种预测模型,仿真结果表明,三种预测模型均能实现回水温度的预测,RBF预测模型具有更快的收敛速度和更高的预测精度,可以更好地满足回水温度预测的实时性要求。

关键词：神经网络集中供热回水温度预测

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集中供热回水温度的广义预测控制研究

集中供热回水温度的广义预测控制研究

作者：蔡麒大连海事大学

学位级别：硕士

集中供热系统是一个复杂的工业系统,其能否科学运行,既关乎民生又涉及节能减排。换热站、楼宇作为面向热用户的供热终端,其运行状态对供热质量有直接影响。目前存在的主要问题有：供热参数的监测不全面,难以详尽的分析供热工况;供热过... 详细信息

集中供热系统是一个复杂的工业系统,其能否科学运行,既关乎民生又涉及节能减排。换热站、楼宇作为面向热用户的供热终端,其运行状态对供热质量有直接影响。目前存在的主要问题有：供热参数的监测不全面,难以详尽的分析供热工况;供热过程具有大惯性、大时滞等特性,从而使得常规PID等算法难以取得满意的控制效果。本文以大连市某高校的集中供热系统为研究背景,设计了基于物联网架构的集中供热网络平台。并针对换热站、楼宇这类被控对象所存在的时滞、非线性等问题,建立了换热站、楼宇传热的CARIMA模型,并将GPC理论应用于回水温度的控制中。首先,设计了基于物联网的集中供热监管平台,实现了对现场供热数据的动态监测,并且对所有的供热数据进行了汇总,使得管理者能更好的协调各换热站、楼宇间的动态运行,便于管理者做出合理的供热操作指导。其次,通过阶跃响应曲线法建立了换热站、楼宇传热的数学模型,为了满足计算机控制要求,对模型进行了离散化,得到较为准确的CARIMA模型,为GPC算法的实现创造条件,并为供热工程模型计算提供了理论依据。第三,对换热站二次网回水温度、楼宇回水温度的控制进行了仿真研究,结果显示,相较于常规PID算法和基本GPC算法的不足,隐式GPC算法能够使系统输出有更好的控制品质与动态性能,适用于集中供热这种大惯性、大时滞和动态特性不确定的系统。最后,可以将隐式GPC算法应用于热水锅炉供水温度的控制中,进而使隐式GPC算法更好地适用于整个集中供热系统。从而能为供热优化运行提供理论指导,并且为改善集中供热质量提供新的途径和可能。

关键词：集中供热物联网 CARIMA模型回水温度隐式GPC算法

二次泵变流量空调冷冻水系统回水温度PIλDμ-供水流量PIλ串级控制系统的数值研究

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二次泵变流量空调冷冻水系统回水温度PIλDμ-供水流量PIλ串级控...

作者：赵春润兰州理工大学

学位级别：硕士

随着大型建筑及智能建筑的增多,空调冷冻水系统规模也随之增大,二次泵变流量空调冷冻水系统(Air Conditioning Chilled Water System with Variable Flow in Secondary Pump,VFSP-ACCWS)被逐渐得到推广与应用。VFSP-ACCWS回水温度控制... 详细信息

随着大型建筑及智能建筑的增多,空调冷冻水系统规模也随之增大,二次泵变流量空调冷冻水系统(Air Conditioning Chilled Water System with Variable Flow in Secondary Pump,VFSP-ACCWS)被逐渐得到推广与应用。VFSP-ACCWS回水温度控制方式因其可保证系统“小流量大温差”运行且简单、易操作和节能的特点而被广泛得到应用。但由于VFSP-ACCWS中的回水温度被控对象具有大惯性、较大时滞和干扰多的特性,采用传统的回水温度PID单回路控制策略,往往导致稳态误差与超调量均较大和调节时间较长等问题,降低VFSP-ACCWS的控制质量,难以获得期望的控制效果。鉴于以上VFSP-ACCWS中的回水温度控制存在的问题,本文研究目的就是对回水温度控制方式做进一步改善,以期获得更佳的控制效果,满足VFSP-ACCWS工艺要求。首先,结合分数阶微积分知识、分数阶PID控制技术、串级控制理论和VFSP-ACCWS工艺要求,提出了回水温度PID-供水流量PI串级控制策略;其次,针对VFSP-ACCWS回水温度被控对象具有时滞的特性,对该串级控制系统加入Smith预估补偿器以此提升系统的稳定性和加快系统的响应速度;随之,对于回水温度PID控制器(Fractional Order PID Controller for Backwater Temperature,BT-FOPIDC)和供水流量PI控制器(Fractional Order PI Controller for the Flow of Water Supply,FWS-FOPIC)的参数整定问题,设计了改进粒子群优化算法(Improved Particle Swarm Optimization Algorithm,IPSOA)对这2个控制器的参数进行整定,获得相应的8个参数最佳值;最后,借助MATLAB/Simulink工具,对该回水温度PID-供水流量PI串级系统进行组态和仿真运行。结果表明,该分数阶串级控制系统及其基于IPSOA的控制器参数整定在理论上是可行的,且控制效果满足VFSP-ACCWS工艺相关要求。相应研究内容主要有以下几点:1.应用改进Oustaloup滤波器对PID控制器进行了精准的拟合,并利用MATLAB/Simulink工具,对PID控制器及MITAE进行模块封装。通过作用于相同的分数阶被控对象,验证了PID控制器比PID控制器具有更好的控制性能。2.依据基本粒子群优化算法(Basic Particle Swarm Optimization Algorithm,BPSOA),通过引入正切三角函数对惯性权重ω进行非线性递减的改进,构建出IPSOA的模型结构和运算流程。并利用Sphere和Rastrigin函数算例进行验证,结果表明,相比BPSOA,IPSOA在多样性和收敛性方面均有明显的改善,寻优能力得到提升。进一步通过水箱液位PID控制效果的数值仿真与实验测试,验证了IPSOA是能够整定PID控制器参数的。3.分析、比较了VFSP-ACCWS相关性能参数的三种常用控制方式。结果表明,三种控制方式的节能效果:回水温度控制>末端定压差控制>干管定压差控制。但因传统的回水温度PID控制方式存在控制滞后与控制精度低等问题。故,本文提出了回水温度PID-供水流量PI串级控制策略。借助MATLAB/Simulink工具,对该回水温度PID-供水流量PI串级控制系统进行组态并仿真,结果表明,该控制系统对于回水温度的控制具有较小的超调量和较短的调节时间,能有效地消除稳态误差及具备较强抗干扰能力,且加入Smith预估补偿器后可进一步提升控制系统的稳定性和响应速度。4.对于相同的回水温度被控对象,分别进行回水温度PID单回路控制策略和回水温度PID-供水流量PI串级控制策略的仿真模拟。基于结果比较,本文提出的回水温度PID-供水流量PI串级控制策略优于上述两种控制策略。

关键词：二次泵变流量空调冷冻水系统回水温度分数阶PID-PI串级控制改进粒子群优化算法控制器参数的整定