集中空調(diào)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(diào)系統(tǒng)仿真建模研究現(xiàn)狀

1.1.1集中空調(diào)系統(tǒng)的部件模型研究現(xiàn)狀

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

1.2空調(diào)負(fù)荷預(yù)測模型研究現(xiàn)狀

1.3集中空調(diào)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(xué)術(shù)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(shè)及基本方程

2.1.1物理模型

2.1.2模型假設(shè)

2.1.3基本方程

2.1.4方程中相關(guān)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(jié)果和實驗數(shù)據(jù)對比

2.4表面式換熱器動態(tài)響應(yīng)特性仿真

2.4.1不同擾量下的動態(tài)響應(yīng)

2.4.2不同初始條件下的動態(tài)響應(yīng)

2.5本章小結(jié)

第3章制冷機組狀態(tài)空間模型

3.1模型假設(shè)及基本方程

3.1.1物理模型

3.1.2模型假設(shè)

3.1.3基本方程

3.1.4方程中相關(guān)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(jié)果和實驗數(shù)據(jù)對比

3.4制冷機組動態(tài)響應(yīng)特性仿真

3.4.1不同擾量下的動態(tài)響應(yīng)

3.4.2不同初始條件下的動態(tài)響應(yīng)

3.5本章小結(jié)

第4章冷卻塔狀態(tài)空間模型

4.1模型假設(shè)與基本方程

4.1.1模型假設(shè)

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(jié)果和實驗數(shù)據(jù)對比

4.4冷卻塔動態(tài)響應(yīng)特性仿真

4.4.1不同擾量下的動態(tài)響應(yīng)

4.4.2不同初始條件下的動態(tài)響應(yīng)

4.5本章小結(jié)

第5章輸配管道及動力設(shè)備狀態(tài)空間模型

5.1直通風(fēng)管狀態(tài)空間模型

5.1.1模型假設(shè)和基本方程

5.1.2直通風(fēng)管模型的狀態(tài)空間表述形式

5.2合（分）流三通風(fēng)管模型

5.3直通水管狀態(tài)空間模型

5.3.1模型假設(shè)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(fēng)機/水泵狀態(tài)空間模型

5.5.1風(fēng)機狀態(tài)空間模型

5.5.2水泵狀態(tài)空間模型

5.6風(fēng)閥/水閥狀態(tài)空間模型

5.6.1閥門結(jié)構(gòu)特性數(shù)學(xué)模型

5.6.2水閥狀態(tài)空間模型描述

5.6.3風(fēng)閥狀態(tài)空間模型描述

5.7直通風(fēng)管/水管模型實驗驗證

5.7.1直通風(fēng)管模型驗證

5.7.2直通水管模型驗證

5.8直通風(fēng)管/水管動態(tài)響應(yīng)特性模擬

5.8.1直通風(fēng)管動態(tài)響應(yīng)模擬分析

5.8.2直通水管動態(tài)響應(yīng)模擬分析

5.9本章小結(jié)

第6章空調(diào)房間狀態(tài)空間模型

6.1模型假設(shè)和基本方程

6.1.1模型假設(shè)

6.1.2基本方程

6.2空調(diào)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(jié)果和實驗數(shù)據(jù)對比

6.4空調(diào)房間動態(tài)響應(yīng)特性分析

6.5本章小結(jié)

第7章部件動態(tài)模型的圖論描述及結(jié)構(gòu)分析

7.1模型的圖論方法描述

7.2模型的結(jié)構(gòu)分析

7.2.1模型結(jié)構(gòu)矩陣

7.2.2模型輸入輸出可達(dá)性分析

7.2.3模型結(jié)構(gòu)可控性/可觀性分析

7.3本章小結(jié)

第8章基于部件的集中空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)模型

8.1空調(diào)系統(tǒng)整體模型的圖論描述

8.2部件的連接數(shù)學(xué)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(gòu)建

8.3.2系統(tǒng)模型實驗驗證

8.4本章小結(jié)

第9章基于狀態(tài)空間模型的控制系統(tǒng)設(shè)計

9.1狀態(tài)空間反饋控制系統(tǒng)設(shè)計原理

9.2空氣—水表面式換熱器控制系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(yù)測控制系統(tǒng)設(shè)計

9.4.1輸出多步預(yù)測模型

9.4.2最優(yōu)預(yù)測控制律推導(dǎo)

9.4.3卡爾曼狀態(tài)估計模型

第10章空調(diào)系統(tǒng)部件動態(tài)響應(yīng)仿真軟件實例

10.1軟件開發(fā)基本流程

10.2基于面向?qū)ο蠓抡?

10.2.1面性對象仿真的特點

10.2.2面向?qū)ο蠓抡娴慕？蚣?

10.2.3面向?qū)ο蠓抡娴目刂平Y(jié)構(gòu)

10.3空氣—水表面式換熱器動態(tài)響應(yīng)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(diào)負(fù)荷預(yù)測模型研究

11.1典型空調(diào)負(fù)荷預(yù)測模型介紹

11.1.1MLR預(yù)測模型

11.1.2ARIMA預(yù)測模型

11.1.3GM預(yù)測模型

11.1.4ANN預(yù)測模型

11.2基于殘差組合預(yù)測修正的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空調(diào)負(fù)荷預(yù)測模型

11.2.1RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測

11.2.2RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)殘差的組合預(yù)測模型

11.2.3預(yù)測模型的工作流程及理論預(yù)測誤差

11.3預(yù)測模型的應(yīng)用實例分析

11.4本章小結(jié)

第12章基于人體熱舒適的室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)定模型

12.1人體熱舒適指標(biāo)PMV方程

12.2空調(diào)室內(nèi)優(yōu)化設(shè)定溫度的影響因素分析

12.3空調(diào)室內(nèi)優(yōu)化設(shè)定溫度模型

12.5本章小結(jié)

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

13.1關(guān)鍵部件能量模型

13.1.1制冷機組能耗模型

13.1.2水泵/風(fēng)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(diào)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(guān)經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷拇_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(jié)

參考文獻(xiàn)

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(shè)計

附錄C大系統(tǒng)“分解—協(xié)調(diào)”尋優(yōu)理論與算法

《集中空調(diào)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(shè)備工程、制冷與低溫工程及相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生閱讀參考?！都锌照{(diào)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(diào)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(diào)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能控制關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合具體對象對集中空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性及優(yōu)化節(jié)能控制策略進(jìn)行了深入的分析和討論。 《集中空調(diào)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(jié)合以及理論分析與應(yīng)用實例相結(jié)合，是一部建筑環(huán)境與設(shè)備工程和自動控制學(xué)科深度交叉、系統(tǒng)反映最新成果的學(xué)術(shù)著作，對我國建筑環(huán)境與設(shè)備工程的學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)具有重要意義。《集中空調(diào)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(shè)備工程、制冷與低溫工程及相關(guān)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(diào)系統(tǒng)各關(guān)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(shè)備和空調(diào)房間）進(jìn)行了系統(tǒng)動態(tài)建模，利用圖論和結(jié)構(gòu)矩陣?yán)碚搶锌照{(diào)系統(tǒng)部件狀態(tài)空間模型進(jìn)行描述和結(jié)構(gòu)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(diào)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(shè)計，同時還利用面向?qū)ο蠓抡婕夹g(shù)開發(fā)了基于狀態(tài)空間模型的集中空調(diào)系統(tǒng)部件動態(tài)響應(yīng)仿真軟件。 2100433B

空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)仿真是實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和節(jié)能控制的重要手段。目前的空調(diào)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(fù)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(diào)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(diào)系統(tǒng)各關(guān)鍵部件動態(tài)模型，研究利用圖論及結(jié)構(gòu)矩陣?yán)碚撨M(jìn)行部件模型系統(tǒng)集成的計算機識別算法，構(gòu)建以部件狀態(tài)空間模型為基本單元的集中空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)仿真平臺；利用支持向量機高效智能學(xué)習(xí)功能對狀態(tài)空間模型中的時變參數(shù)進(jìn)行在線辨識，以提高動態(tài)模型自適應(yīng)性能，滿足實際空調(diào)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(jìn)控制方法在集中空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定良好的模型基礎(chǔ)，其反映的部件模型內(nèi)部狀態(tài)信息還可為空調(diào)系統(tǒng)故障診斷提供重要的數(shù)據(jù)支持，將有助于空調(diào)系統(tǒng)智能控制及故障診斷技術(shù)的發(fā)展和完善，具有很好的理論和實際應(yīng)用價值。

可重構(gòu)裝配線建模及優(yōu)化調(diào)度控制內(nèi)容簡介

《可重構(gòu)裝配線建模及優(yōu)化調(diào)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(shù)人員提供有益的參考。

可重構(gòu)裝配線建模及優(yōu)化調(diào)度控制作者簡介

苑明海，博士。河海大學(xué)機電工程學(xué)院，國際期刊Industrial Robot及Assembly Automation Reviewer。主要從先進(jìn)制造系統(tǒng)建模及優(yōu)化設(shè)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(chǔ)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(guān)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(xué)優(yōu)秀博士論文”。

許煥敏，博士，河海大學(xué)機電工程學(xué)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(jìn)制造技術(shù)有關(guān)的部級科學(xué)研究與開發(fā)項目，在國內(nèi)外各類期刊上共發(fā)表學(xué)術(shù)研究論文數(shù)篇，其中SCI收錄5篇。