集中空調系統(tǒng)狀態(tài)空間建模及優(yōu)化控制

前言

主要符號說明

第1章概述

1.1集中空調系統(tǒng)仿真建模研究現(xiàn)狀

1.1.1集中空調系統(tǒng)的部件模型研究現(xiàn)狀

1.1.2集中空調系統(tǒng)的系統(tǒng)模型研究現(xiàn)狀

1.2空調負荷預測模型研究現(xiàn)狀

1.3集中空調系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能控制研究現(xiàn)狀

1.4本書內(nèi)容及學術思想

第2章空氣—水表面式換熱器狀態(tài)空間模型

2.1模型假設及基本方程

2.1.1物理模型

2.1.2模型假設

2.1.3基本方程

2.1.4方程中相關參數(shù)的確定

2.2表面式換熱器模型的狀態(tài)空間表述形式

2.3模型實驗驗證

2.3.1實驗條件和內(nèi)容

2.3.2模擬結果和實驗數(shù)據(jù)對比

2.4表面式換熱器動態(tài)響應特性仿真

2.4.1不同擾量下的動態(tài)響應

2.4.2不同初始條件下的動態(tài)響應

2.5本章小結

第3章制冷機組狀態(tài)空間模型

3.1模型假設及基本方程

3.1.1物理模型

3.1.2模型假設

3.1.3基本方程

3.1.4方程中相關參數(shù)確定

3.2制冷機組模型的狀態(tài)空間表述形式

3.3模型實驗驗證

3.3.1實驗條件和內(nèi)容

3.3.2模擬結果和實驗數(shù)據(jù)對比

3.4制冷機組動態(tài)響應特性仿真

3.4.1不同擾量下的動態(tài)響應

3.4.2不同初始條件下的動態(tài)響應

3.5本章小結

第4章冷卻塔狀態(tài)空間模型

4.1模型假設與基本方程

4.1.1模型假設

4.1.2基本方程

4.2冷卻塔模型的狀態(tài)空間表述形式

4.3模型實驗驗證

4.3.1實驗條件和內(nèi)容

4.3.2模擬結果和實驗數(shù)據(jù)對比

4.4冷卻塔動態(tài)響應特性仿真

4.4.1不同擾量下的動態(tài)響應

4.4.2不同初始條件下的動態(tài)響應

4.5本章小結

第5章輸配管道及動力設備狀態(tài)空間模型

5.1直通風管狀態(tài)空間模型

5.1.1模型假設和基本方程

5.1.2直通風管模型的狀態(tài)空間表述形式

5.2合（分）流三通風管模型

5.3直通水管狀態(tài)空間模型

5.3.1模型假設和基本方程

5.3.2直通水管模型的狀態(tài)空間表述形式

5.4合（分）流三通水管模型

5.5風機/水泵狀態(tài)空間模型

5.5.1風機狀態(tài)空間模型

5.5.2水泵狀態(tài)空間模型

5.6風閥/水閥狀態(tài)空間模型

5.6.1閥門結構特性數(shù)學模型

5.6.2水閥狀態(tài)空間模型描述

5.6.3風閥狀態(tài)空間模型描述

5.7直通風管/水管模型實驗驗證

5.7.1直通風管模型驗證

5.7.2直通水管模型驗證

5.8直通風管/水管動態(tài)響應特性模擬

5.8.1直通風管動態(tài)響應模擬分析

5.8.2直通水管動態(tài)響應模擬分析

5.9本章小結

第6章空調房間狀態(tài)空間模型

6.1模型假設和基本方程

6.1.1模型假設

6.1.2基本方程

6.2空調房間模型的狀態(tài)空間表述形式

6.3模型實驗驗證

6.3.1實驗條件和內(nèi)容

6.3.2模擬結果和實驗數(shù)據(jù)對比

6.4空調房間動態(tài)響應特性分析

6.5本章小結

第7章部件動態(tài)模型的圖論描述及結構分析

7.1模型的圖論方法描述

7.2模型的結構分析

7.2.1模型結構矩陣

7.2.2模型輸入輸出可達性分析

7.2.3模型結構可控性/可觀性分析

7.3本章小結

第8章基于部件的集中空調系統(tǒng)動態(tài)模型

8.1空調系統(tǒng)整體模型的圖論描述

8.2部件的連接數(shù)學模型

8.2.1并聯(lián)連接

8.2.2串聯(lián)連接

8.2.3基于部件的系統(tǒng)集成

8.3系統(tǒng)模型實例及實驗驗證

8.3.1系統(tǒng)模型構建

8.3.2系統(tǒng)模型實驗驗證

8.4本章小結

第9章基于狀態(tài)空間模型的控制系統(tǒng)設計

9.1狀態(tài)空間反饋控制系統(tǒng)設計原理

9.2空氣—水表面式換熱器控制系統(tǒng)設計

9.2.1狀態(tài)空間反饋矩陣計算

9.2.2控制系統(tǒng)Matlab仿真

9.3制冷機組控制系統(tǒng)設計

9.3.1狀態(tài)空間反饋矩陣計算

9.3.2控制系統(tǒng)Matlab仿真

9.4基于狀態(tài)空間模型的預測控制系統(tǒng)設計

9.4.1輸出多步預測模型

9.4.2最優(yōu)預測控制律推導

9.4.3卡爾曼狀態(tài)估計模型

第10章空調系統(tǒng)部件動態(tài)響應仿真軟件實例

10.1軟件開發(fā)基本流程

10.2基于面向對象仿真

10.2.1面性對象仿真的特點

10.2.2面向對象仿真的建?？蚣?

10.2.3面向對象仿真的控制結構

10.3空氣—水表面式換熱器動態(tài)響應仿真軟件

10.3.1軟件功能及軟件基本框架

10.3.2軟件界面演示

10.4制冷系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件

10.4.1軟件功能及軟件基本框架

10.4.2軟件界面演示

第11章空調負荷預測模型研究

11.1典型空調負荷預測模型介紹

11.1.1MLR預測模型

11.1.2ARIMA預測模型

11.1.3GM預測模型

11.1.4ANN預測模型

11.2基于殘差組合預測修正的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡空調負荷預測模型

11.2.1RBF神經(jīng)網(wǎng)絡預測

11.2.2RBF神經(jīng)網(wǎng)絡殘差的組合預測模型

11.2.3預測模型的工作流程及理論預測誤差

11.3預測模型的應用實例分析

11.4本章小結

第12章基于人體熱舒適的室內(nèi)空調溫度設定模型

12.1人體熱舒適指標PMV方程

12.2空調室內(nèi)優(yōu)化設定溫度的影響因素分析

12.3空調室內(nèi)優(yōu)化設定溫度模型

12.5本章小結

第13章集中空調系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能運行工況優(yōu)化

13.1關鍵部件能量模型

13.1.1制冷機組能耗模型

13.1.2水泵/風機能耗模型

13.1.3冷卻塔換熱模型

13.1.4表面式換熱器換熱模型

13.2集中空調系統(tǒng)運行工況遞階優(yōu)化模型

13.2.1系統(tǒng)分解

13.2.2子系統(tǒng)局部優(yōu)化運行工況模型

13.2.3系統(tǒng)全局優(yōu)化運行工況模型

13.2.4全局優(yōu)化運行工況模型求解方法

13.3實例分析

13.3.1實例概況及實測情況

13.3.2相關經(jīng)驗模型的確定

13.3.3全局優(yōu)化運行工況模擬及節(jié)能分析

13.4本章小結

參考文獻

附錄A狀態(tài)空間模型的求解

附錄B控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間設計

附錄C大系統(tǒng)“分解—協(xié)調”尋優(yōu)理論與算法

《集中空調系統(tǒng)狀態(tài)空間建模及優(yōu)化控制》適合建筑環(huán)境與設備工程、制冷與低溫工程及相關專業(yè)的本科生和研究生閱讀參考。《集中空調系統(tǒng)狀態(tài)空間建模及優(yōu)化控制》系統(tǒng)論述了集中空調系統(tǒng)狀態(tài)空間建模原理、過程及圖論描述方法，闡述了基于部件的系統(tǒng)集成理論，介紹了集中空調系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能控制關鍵技術，并結合具體對象對集中空調系統(tǒng)動態(tài)響應特性及優(yōu)化節(jié)能控制策略進行了深入的分析和討論。 《集中空調系統(tǒng)狀態(tài)空間建模及優(yōu)化控制》注重計算機仿真與實驗相結合以及理論分析與應用實例相結合，是一部建筑環(huán)境與設備工程和自動控制學科深度交叉、系統(tǒng)反映最新成果的學術著作，對我國建筑環(huán)境與設備工程的學科發(fā)展和人才培養(yǎng)具有重要意義。《集中空調系統(tǒng)狀態(tài)空間建模及優(yōu)化控制》適合建筑環(huán)境與設備工程、制冷與低溫工程及相關專業(yè)的本科生和研究生閱讀參考。

本項目利用現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間建模方法對集中空調系統(tǒng)各關鍵部件（包括空氣-水表面式換熱器、制冷機組、冷卻塔、輸配管網(wǎng)及動力設備和空調房間）進行了系統(tǒng)動態(tài)建模，利用圖論和結構矩陣理論對集中空調系統(tǒng)部件狀態(tài)空間模型進行描述和結構特性分析研究，并深入研究了基于部件狀態(tài)空間模型的集中空調系統(tǒng)集成模型，研究了基于狀態(tài)空間模型的控制系統(tǒng)設計，同時還利用面向對象仿真技術開發(fā)了基于狀態(tài)空間模型的集中空調系統(tǒng)部件動態(tài)響應仿真軟件。 2100433B

空調系統(tǒng)動態(tài)仿真是實現(xiàn)空調系統(tǒng)優(yōu)化設計和節(jié)能控制的重要手段。目前的空調系統(tǒng)動態(tài)模型大部分是基于經(jīng)驗的，不具有普適性，很難實現(xiàn)復雜系統(tǒng)的動態(tài)仿真。本申請課題提出基于現(xiàn)代控制理論的空調系統(tǒng)機理建模方法，以守恒定律為基本原則，根據(jù)狀態(tài)空間法建立集中空調系統(tǒng)各關鍵部件動態(tài)模型，研究利用圖論及結構矩陣理論進行部件模型系統(tǒng)集成的計算機識別算法，構建以部件狀態(tài)空間模型為基本單元的集中空調系統(tǒng)動態(tài)仿真平臺；利用支持向量機高效智能學習功能對狀態(tài)空間模型中的時變參數(shù)進行在線辨識，以提高動態(tài)模型自適應性能，滿足實際空調控制系統(tǒng)的實時性要求。狀態(tài)空間模型不僅為諸多先進控制方法在集中空調控制系統(tǒng)中的應用奠定良好的模型基礎，其反映的部件模型內(nèi)部狀態(tài)信息還可為空調系統(tǒng)故障診斷提供重要的數(shù)據(jù)支持，將有助于空調系統(tǒng)智能控制及故障診斷技術的發(fā)展和完善，具有很好的理論和實際應用價值。

可重構裝配線建模及優(yōu)化調度控制內(nèi)容簡介

《可重構裝配線建模及優(yōu)化調度控制》取材新穎，系統(tǒng)性強，研究和寫作思路清晰，主要面向工業(yè)工程研究生及工業(yè)工程高年級本科生，同時也能夠為從事和有志于開展機械制造、工業(yè)工程、企業(yè)管理等專業(yè)的研究人員與工程技術人員提供有益的參考。

可重構裝配線建模及優(yōu)化調度控制作者簡介

苑明海，博士。河海大學機電工程學院，國際期刊Industrial Robot及Assembly Automation Reviewer。主要從先進制造系統(tǒng)建模及優(yōu)化設計等研究工作。近幾年來作為主要成員主持和參與了“十一五”國防重大基礎研究項目、中央高校基本科研基金項目、國防重點實驗室基金及廣西科技公關等項目的研究工作。發(fā)表論文20篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄9篇，ISTP收錄2篇，其博士論文獲得“南京理工大學優(yōu)秀博士論文”。

許煥敏，博士，河海大學機電工程學院，國際期刊《Inte rnational Jou rnal ofAdvanced Manufacturing Technology》審稿人，主要從事制造系統(tǒng)建模及優(yōu)化等研究，參加了3項與先進制造技術有關的部級科學研究與開發(fā)項目，在國內(nèi)外各類期刊上共發(fā)表學術研究論文數(shù)篇，其中SCI收錄5篇。