發(fā)布時(shí)間：2018-01-11 18:32

  本文關(guān)鍵詞：基于模型預(yù)測(cè)控制的換熱站質(zhì)調(diào)節(jié)研究　出處：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 質(zhì)調(diào)節(jié) 換熱站 二次網(wǎng)供水溫度 模型預(yù)測(cè)控制 室內(nèi)溫度

【摘要】：當(dāng)前熱水供熱系統(tǒng)通常采用整體質(zhì)調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)。換熱站的局部運(yùn)行調(diào)節(jié)不直接跟蹤室溫而是以水溫作為被控量,水溫給定通常由經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。熱源作起主導(dǎo)作用的調(diào)節(jié)方式?jīng)]能充分發(fā)揮換熱站的水溫調(diào)節(jié)能力。水溫與室溫間存在一個(gè)散熱升溫環(huán)節(jié),在多變的天氣情況和不同的建筑蓄熱狀況共同作用下,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的水溫給定難以保證室溫響應(yīng)的準(zhǔn)確,故時(shí)常引起用戶室溫偏高或偏低。本文針對(duì)上述問(wèn)題,將天氣因素考慮在內(nèi),建立特定換熱站供熱區(qū)域內(nèi)水溫到室溫的熱動(dòng)態(tài)模型。以此模型作為預(yù)測(cè)模型,應(yīng)用模型預(yù)測(cè)控制,參照分時(shí)供熱的室溫參考軌跡制定換熱站二次網(wǎng)供水溫度,換熱站依此進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.建模部分中,分析熱動(dòng)態(tài)響應(yīng)的特點(diǎn)和用線性時(shí)不變的離散狀態(tài)空間模型描述熱動(dòng)態(tài)的合理性;依據(jù)相關(guān)研究成果確定模型的輸入、輸出和采樣周期;應(yīng)用子空間辨識(shí)這種黑箱辨識(shí)方法,辨識(shí)得到模型;對(duì)模型的可用性進(jìn)行驗(yàn)證,選取響應(yīng)合理的模型作為預(yù)測(cè)模型。2.設(shè)計(jì)模型預(yù)測(cè)控制器,進(jìn)行參數(shù)整定。考慮到室溫容易受到擾動(dòng),提出可采用只使用二次網(wǎng)回水溫度作為測(cè)量量的觀測(cè)器進(jìn)行狀態(tài)觀測(cè),這樣能夠以較小的精度損失獲取更好的抗干擾能力。分時(shí)間段進(jìn)行閉環(huán)仿真,將室溫仿真結(jié)果與歷史測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比;進(jìn)一步進(jìn)行改變約束條件、不使用擾動(dòng)量預(yù)測(cè)值和模型失配情形下的仿真,并比較控制效果。3.面向工程應(yīng)用,討論輸入預(yù)報(bào)值的獲取;給出兩層控制結(jié)構(gòu)中上層計(jì)算給定的兩種配置方式;分析可能出現(xiàn)的電能浪費(fèi)和換熱站大幅調(diào)節(jié)對(duì)一次網(wǎng)可能產(chǎn)生的不利影響,并分別制定了相應(yīng)的對(duì)策。由仿真結(jié)果得出結(jié)論:按照模型預(yù)測(cè)控制制定的二次網(wǎng)供水溫度進(jìn)行換熱站運(yùn)行調(diào)節(jié),能使室溫更好的跟蹤參考軌跡,保證用戶室溫更平穩(wěn)運(yùn)行,并實(shí)現(xiàn)能效的提高。室溫超調(diào)和不達(dá)標(biāo)的情況得到了明顯改善;即使在改變約束條件和模型失配的情形下,室溫也得到了較好的改善。
[Abstract]:At present, the hot water heating system usually adopts the way of integral quality regulation. The local operation regulation of the heat exchange station does not directly track the room temperature, but takes the water temperature as the controlled quantity. The water temperature is usually set by experience. The heat source plays a leading role in regulating the water temperature. There is a link between water temperature and room temperature. Under the combined action of variable weather conditions and different building heat storage conditions, it is difficult to ensure the accuracy of room temperature response when the water temperature determined by experience is given. This paper takes the weather factors into account and establishes a thermal dynamic model of water temperature to room temperature in the heating area of a specific heat transfer station. The model is used as a prediction model. Using model predictive control, referring to the room temperature reference track of time-sharing heating, the secondary network water supply temperature of heat exchange station is determined, and the heat exchange station carries on the quality adjustment according to this. The main contents of this paper are as follows: 1. In the modeling part. The characteristics of thermal dynamic response and the rationality of describing thermal dynamic by linear time-invariant discrete state space model are analyzed. The input, output and sampling periods of the model are determined according to the related research results. The black box identification method is used to identify the model. The availability of the model is verified, and the model with reasonable response is selected as the prediction model. 2. The model predictive controller is designed to adjust the parameters. A state observation observer using only the backwater temperature of the secondary network is proposed, which can obtain better anti-jamming ability with less precision loss. The closed-loop simulation is carried out in different time periods. The room temperature simulation results are compared with the historical measurement data. Further change the constraint condition, do not use the disturbance prediction value and model mismatch simulation, and compare the control effect .3.Orient to the engineering application, discuss the input prediction value acquisition; Two configuration methods for upper layer calculation of two-layer control structure are given. The possible energy waste and the adverse effects of heat transfer station adjustment on primary network are analyzed. According to the simulation results, it is concluded that the heat transfer station can be operated and adjusted according to the water supply temperature of the secondary network based on the model predictive control, which can make the reference track track better at room temperature. Ensure that the user runs more smoothly at room temperature, and realize the improvement of energy efficiency. Even when the constraint conditions and the model mismatch are changed, the room temperature is improved.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU995;TP273

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本文編號(hào)：1410727