制冷陳列柜性能仿真SVM方法的研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著制冷系統(tǒng)系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高,如何建立高精度、高效率的制冷系統(tǒng)模型已成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。在研究并改進(jìn)基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的新一代機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的支持向量機(jī)算法(Support Vector Machine,SVM)的基礎(chǔ)上,本文針對(duì)制冷陳列柜系統(tǒng)的建立模型、實(shí)驗(yàn)研究及其性能預(yù)測(cè)優(yōu)化等方面展開了一系列的研究工作,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　 針對(duì)已有預(yù)測(cè)優(yōu)化模型的通用性不足,模型建立需要較強(qiáng)的技巧,特征向量的選擇需要較深的專業(yè)背景知

2、識(shí)的問題,以及在處理小樣本問題上的不足,提出了泛化性能強(qiáng)、處理小樣本能力突出的機(jī)器學(xué)習(xí)方法SVM。
　　 利用支持向量機(jī)理論,建立了蒸發(fā)器結(jié)霜的支持向量機(jī)性能預(yù)測(cè)模型。建立的蒸發(fā)器結(jié)霜的支持向量機(jī)性能預(yù)測(cè)模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好,總熱流量、單位面積的霜層質(zhì)量和霜層厚度的平均絕對(duì)百分?jǐn)?shù)誤差分別僅有1.82％、2.65％和5.15％。通過敏感性分析得出結(jié)論:改變工況參數(shù)對(duì)霜層增長(zhǎng)(單位面積的霜層質(zhì)量和霜層厚度)的影響要比對(duì)熱流量產(chǎn)生的

3、影響要大。在建立的支持向量機(jī)模型的魯棒性分析中,在模型的輸入樣本和輸出樣本分別或者同時(shí)加入高斯噪聲,模型顯示較強(qiáng)的抗干擾能力,并且在對(duì)模型的輸出樣本增加噪聲時(shí),模型表現(xiàn)出的影響較大。
　　 搭建了制冷陳列柜性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái),并分別對(duì)水冷工況和風(fēng)冷工況下制冷陳列柜進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,利用熱力學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了影響制冷陳列柜性能的主要參數(shù)。針對(duì)水冷制冷陳列柜系統(tǒng)的制冷劑循環(huán),分別從理論分析并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在冷凝壓力一定的情況下,飽和蒸汽溫

4、度Tes、制冷陳列柜進(jìn)、出口溫度Tin、Tout,和制冷劑流量qm共同表征制冷陳列柜的制冷耗電量REC。針對(duì)水冷制冷陳列柜系統(tǒng)的空氣循環(huán)(風(fēng)幕系統(tǒng)),分別從理論分析并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在冷凝壓力一定的情況下,飽和蒸汽溫度Tes、室內(nèi)環(huán)境溫度Ta、相對(duì)濕度ha、送風(fēng)溫度Ts、回風(fēng)溫度Tr、蜂窩網(wǎng)直徑D和蜂窩網(wǎng)角度θ共同表征制冷陳列柜的制冷耗電量REC。針對(duì)風(fēng)冷制冷陳列柜系統(tǒng),分別從理論分析并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對(duì)于變冷凝工況或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下,飽和蒸汽溫

5、度Tes、冷凝器進(jìn)風(fēng)溫度Tcm、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速N、制冷陳列柜進(jìn)、出口溫度tin、Tout和負(fù)載包平均溫度TM共同表征制冷陳列柜的制冷耗電量REC。
　　 針對(duì)原始的SVM在復(fù)雜制冷系統(tǒng)建模中難以取得較高的精度,以及在實(shí)際應(yīng)用中一些關(guān)鍵參數(shù)(懲罰系數(shù)、不敏感損失系數(shù)、核參數(shù)等)難以確定的情形,對(duì)算法進(jìn)行了改進(jìn)。在總結(jié)應(yīng)用蒸發(fā)器結(jié)霜模型的基礎(chǔ)上,建立了改進(jìn)的變冷凝工況的制冷陳列柜系統(tǒng)的支持向量機(jī)回歸能耗預(yù)測(cè)模型,并就支持向量機(jī)模型與BP

6、NN模型在預(yù)測(cè)能力上進(jìn)行了對(duì)比分析。針對(duì)制冷陳列柜系統(tǒng)本身及運(yùn)行條件的復(fù)雜性,以及輸出樣本和輸入樣本中存在較大的干擾,對(duì)支持向量機(jī)模型的輸入樣本進(jìn)行預(yù)處理,并對(duì)其主要參數(shù)進(jìn)行修J下和改進(jìn),建立了自適應(yīng)支持向量機(jī)(ASVM)的變冷凝工況制冷陳列柜系統(tǒng)能耗預(yù)測(cè)模型。與BPNN模型相比較,建立的制冷陳列柜ASVM模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的符合更好,TEC/TDA的預(yù)測(cè)精度小于5％。抗干擾性實(shí)驗(yàn)表明建立的制冷陳列柜EWMA-ASVM模型比原本的SVM模型

7、抗干擾能力更強(qiáng)。通過建立的預(yù)測(cè)模型控制變冷凝工況制冷陳列柜的運(yùn)行參數(shù),經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,可以使制冷陳列柜的單位展示面積每日耗電量減少20.7％。
　　 針對(duì)制冷陳列柜系統(tǒng)優(yōu)化過程中的目標(biāo)函數(shù)復(fù)雜,優(yōu)化參數(shù)間具有明顯的非線性,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法耗時(shí)、耗力較大的難題,引入了改進(jìn)的雙流體模型(MTF)以及ASVM算法,建立了陳列柜的性能預(yù)測(cè)方法,利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證和評(píng)估。結(jié)果表明:在優(yōu)化工況下,陳列柜融霜后的凝結(jié)水質(zhì)量和電能消